BR112021010318A2 - Method for producing holocellulose fibers, use of said fibers, method for producing a strength agent for paper, process for producing paper, paper, use thereof - Google Patents

Method for producing holocellulose fibers, use of said fibers, method for producing a strength agent for paper, process for producing paper, paper, use thereof Download PDF

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Fredrik Berthold
Eric Johansson Salazar-Sandoval
Erika Tönnerfors
Frédéric Pouyet
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Abstract

MÉTODO PARA PRODUZIR FIBRAS DE HOLOCELULOSE, USO DAS REFERIDAS FIBRAS, MÉTODO PARA PRODUZIR UM AGENTE DE RESISTÊNCIA PARA PAPEL, PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PAPEL, PAPEL, USO DO MESMO. A presente invenção se refere a um método para produzir fibras de holocelulose ao tratar matéria-prima à base de madeira com um peróxido orgânico, em que o método compreende carregar o peróxido orgânico continuamente na matéria-prima à base de madeira durante o tratamento e/ou carregar o peróxido orgânico na matéria-prima à base de madeira em pelo menos duas etapas separadas com uma etapa intermediária de tratamento alcalino. Adicionalmente, um processo para a produção de papel que compreende as etapas de preparação de uma pasta de fabricação de papel compreendendo uma lama de polpa aquosa compreendendo fibras celulósicas e tendo uma consistência de fibra de 0,1 a 40% em peso, em que as fibras celulósicas compreendem ou consistem em fibras de holocelulose e em que a quantidade de fibras de holocelulose à base de madeira é de 0,5 a 100% em peso, com base no peso total da pasta; fornecimento da pasta a um fio e formação de uma teia; desaguamento da teia; e secagem da teia, é reivindicado. Pelo método é fornecida uma maneira acessível de produzir fibras de holocelulose utilizáveis no processo para fornecer papel com alta resistência, enquanto o desaguamento eficaz pode ser obtido durante o processo de fabricação.METHOD TO PRODUCE FIBERS OF HOLOCELLULOSIS, USE OF THESE FIBERS, METHOD TO PRODUCE AN AGENT RESISTANCE FOR PAPER, PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PAPER, PAPER, USE THEREOF. the present invention relates to a method for producing holocellulose fibers by treat wood-based raw material with an organic peroxide, in which the method comprises loading the organic peroxide continuously into the wood-based raw material during treatment and/or loading the organic peroxide in the wood-based raw material in at least two separate steps with an intermediate alkaline treatment step. Additionally, a process for the production of paper comprising the steps of preparing a papermaking pulp comprising an aqueous pulp slurry comprising cellulosic fibers and having a fiber consistency of 0.1 to 40% by weight, where cellulosic fibers comprise or consist of holocellulose fibers and wherein the amount of wood-based holocellulose fibers is from 0.5 to 100% by weight, based on the total weight of the pulp; supplying the paste on a wire and forming a web; web dewatering; and drying the web, is claimed. The method provides an affordable way to produce holocellulose fibers usable in the process to provide paper with high strength, while effective dewatering can be achieved during the manufacturing process.

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR FIBRAS DE HOLOCELULOSE, USO DAS REFERIDAS FIBRAS, MÉTODO PARA PRODUZIR UM AGENTE DE RESISTÊNCIA PARA PAPEL, PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PAPEL, PAPEL, USO DO MESMOMETHOD TO PRODUCE HOLOCELLULOSE FIBERS, USE OF SUCH FIBERS, METHOD TO PRODUCE A STRENGTH AGENT FOR PAPER, PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PAPER, PAPER, USE THEREOF CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD

[001] A presente invenção se refere a um método para produzir holocelulose, um método para produzir um agente de resistência de papel, um processo para a produção de papel, o papel produzido pelo processo e os usos do papel produzido como definido nas reivindicações anexas.[001] The present invention relates to a method for producing holocellulose, a method for producing a paper strength agent, a process for producing paper, the paper produced by the process and the uses of the paper produced as defined in the appended claims. .

ANTECEDENTES TÉCNICOSTECHNICAL BACKGROUND

[002] A madeira compreende principalmente celulose, hemicelulose e lignina. A palavra holocelulose é usada para descrever um material de origem lignocelulósica que contém hemiceluloses e celuloses após remoção de lignina e extrativos.[002] Wood mainly comprises cellulose, hemicellulose and lignin. The word holocellulose is used to describe a material of lignocellulosic origin that contains hemicelluloses and celluloses after removal of lignin and extractives.

[003] Papel, lenços de papel e materiais de embalagem com base em fibras de madeira têm sido usados historicamente, por exemplo, para fins de impressão, higiene e embalagem. O papel como material de embalagem tem sido usado para fornecer proteção mecânica e/ou química para produtos embalados. Há uma demanda crescente para produzir papel com maior eficiência de recursos com, por exemplo, diminuição do uso de matéria-prima de fibra, aditivos químicos e energia e com processos de produção eficazes. Há também uma demanda crescente por materiais de papel leves com boa resistência mecânica, por exemplo, para garantir proteção suficiente de produtos embalados. Adicionalmente, há o desejo de reduzir os transportes requeridos para a produção de papel e, portanto, é desejável usar matérias- primas disponíveis localmente. Adicionalmente, há o desejo de usar matérias- primas que sejam ecológicas e que não sejam principalmente destinadas à produção global de alimentos.[003] Paper, tissue paper and packaging materials based on wood fibers have historically been used, for example, for printing, hygiene and packaging purposes. Paper as a packaging material has been used to provide mechanical and/or chemical protection for packaged products. There is a growing demand to produce paper more resource-efficiently with, for example, reduced use of fiber feedstock, chemical additives and energy and with efficient production processes. There is also an increasing demand for lightweight paper materials with good mechanical strength, for example to ensure sufficient protection of packaged products. Additionally, there is a desire to reduce the transport required for paper production and therefore it is desirable to use locally available raw materials. Additionally, there is a desire to use raw materials that are ecological and that are not primarily intended for global food production.

[004] Os métodos conhecidos para diminuir a quantidade de matéria-prima de fibra enquanto se mantém a resistência do papel, envolveram, por exemplo, o uso de diferentes aditivos para aumentar a resistência do papel. Entretanto, os aditivos de resistência podem ter um impacto negativo na drenagem durante o processo de fabricação de papel, o que significa que pode ser mais difícil drenar uma teia de fibra em uma máquina de papel. A dificuldade de drenagem no processo de fabricação de papel pode resultar em uma diminuição da capacidade de produção e maior demanda de energia, o que é altamente indesejável. Por exemplo, uma drenagem insuficiente pode levar a um menor teor de matéria seca na seção seca de uma máquina de papel, sendo que secar a teia de papel exigirá uma grande quantidade de energia. Adicionalmente, os aditivos podem aumentar substancialmente a densidade do papel.[004] Known methods to decrease the amount of fiber raw material while maintaining the strength of the paper involved, for example, the use of different additives to increase the strength of the paper. However, strength additives can have a negative impact on drainage during the papermaking process, which means that it can be more difficult to drain a fiber web on a paper machine. The difficulty of drainage in the papermaking process can result in a decrease in production capacity and higher energy demand, which is highly undesirable. For example, insufficient drainage can lead to lower dry matter content in the dry section of a paper machine, and drying the paper web will require a large amount of energy. Additionally, additives can substantially increase the density of the paper.

[005] Houve tentativas anteriores de aprimorar a resistência do papel em escala laboratorial pelo uso de holocelulose, como descrito em YANG, X. et al. “Preserving Cellulose structure: Delignified Wood Fibers for Paper Structures of High Strength and Transparency” Em Biomacromolecules, maio de 2018, Vol. 19, No. 7, pp. 3020-3029, ISSN 1525-7797. Entretanto, ainda há a necessidade de aprimorar a eficiência energética dos processos de fabricação de papel para a produção de papel com alta resistência, baixa resistência ao desaguamento e baixa densidade. Adicionalmente, há a necessidade de uma maneira acessível de produzir fibras de holocelulose para transpor esse conceito para a indústria.[005] There have been previous attempts to improve the strength of paper on a laboratory scale by the use of holocellulose, as described in YANG, X. et al. “Preserving Cellulose structure: Delignified Wood Fibers for Paper Structures of High Strength and Transparency” In Biomacromolecules, May 2018, Vol. 19, No. 7, pp. 3020-3029, ISSN 1525-7797. However, there is still a need to improve the energy efficiency of papermaking processes to produce high strength, low dewatering resistance and low density paper. Additionally, there is a need for an affordable way to produce holocellulose fibers to transpose this concept to industry.

SUMÁRIOSUMMARY

[006] É um objetivo da presente invenção minimizar os problemas identificados em conexão com a produção de fibras de holocelulose do estado da técnica. Adicionalmente, é um objetivo minimizar os problemas identificados em conexão com a produção de materiais de papel de alta resistência do estado da técnica. Especialmente, é um objetivo fornecer uma maneira acessível de produzir fibras de holocelulose útil em um processo de produção de papel e fornecer um processo para a fabricação de papel, o qual fornece papel com resistência aprimorada enquanto um desaguamento eficaz pode ser obtido durante o processo de fabricação.[006] It is an object of the present invention to minimize the problems identified in connection with the production of state-of-the-art holocellulose fibers. Additionally, it is an objective to minimize the problems identified in connection with the production of state-of-the-art high strength paper materials. Especially, it is an objective to provide an affordable way to produce holocellulose fibers useful in a papermaking process and to provide a process for papermaking which provides paper with improved strength while effective dewatering can be achieved during the papermaking process. manufacturing.

[007] É também um objeto da presente invenção fornecer um papel, por exemplo, um produto de papel cartão, tendo propriedades de resistência aprimoradas enquanto a densidade do papel é pelo menos mantida em um nível anterior, isto é, não substancialmente aumentada.[007] It is also an object of the present invention to provide a paper, for example a paperboard product, having improved strength properties while the density of the paper is at least maintained at an earlier, i.e. not substantially increased, level.

[008] Também é um objeto da presente invenção fornecer um processo de fabricação de papel com desaguamento aprimorado. Isso é benéfico também para a eficiência de prensagem e pode resultar em um maior teor de matéria seca após a seção de prensagem de uma máquina de papel. Desse modo, a necessidade de energia de secagem no processo de secagem durante a fabricação do papel pode ser diminuída.[008] It is also an object of the present invention to provide a papermaking process with improved dewatering. This is also beneficial for press efficiency and can result in a higher dry matter content after the press section of a paper machine. In this way, the need for drying energy in the drying process during papermaking can be reduced.

[009] Por conseguinte, a presente revelação se refere a um método para produzir fibras de holocelulose utilizável em um processo de produção de papel pelo tratamento da matéria-prima à base de madeira com um peróxido orgânico. O peróxido orgânico pode ser ácido peracético. O método compreende: i. carregar o peróxido orgânico continuamente à matéria-prima à base de madeira durante o tratamento; e/ou ii. carregar o peróxido orgânico à matéria-prima à base de madeira em pelo menos duas etapas separadas com uma etapa de tratamento com alcalino intermediário.[009] Accordingly, the present disclosure relates to a method for producing holocellulose fibers usable in a papermaking process by treating the wood-based raw material with an organic peroxide. The organic peroxide may be peracetic acid. The method comprises: i. continuously loading the organic peroxide into the wood-based raw material during treatment; and/or ii. loading the organic peroxide to the wood-based feedstock in at least two separate steps with an intermediate alkaline treatment step.

[010] Foi surpreendentemente notado que ao carregar o peróxido orgânico continuamente durante o tratamento em vez de carregar todo o ácido orgânico em um lote no início de uma reação ou ao carregar o peróxido orgânico em pelo menos duas etapas com uma etapa alcalina intermediária, a quantidade do peróxido orgânico adicionado durante a produção das fibras de holocelulose pode ser reduzida. Especialmente no método que envolve o carregamento contínuo de peróxido orgânico, pode-se assegurar que o ácido orgânico reage principalmente com a madeira e não consigo mesmo. Assim, a quantidade total de peróxido orgânico usado para a produção de fibras de holocelulose pode ser reduzida. Desse modo, é obtida uma maneira acessível de produzir fibras de holocelulose.[010] It was surprisingly noticed that by loading the organic peroxide continuously during treatment instead of loading all the organic acid in a batch at the beginning of a reaction or loading the organic peroxide in at least two steps with an alkaline step in between, the The amount of organic peroxide added during production of the holocellulose fibers can be reduced. Especially in the method involving continuous loading of organic peroxide, it can be ensured that the organic acid reacts mainly with the wood and not with itself. Thus, the total amount of organic peroxide used for the production of holocellulose fibers can be reduced. Thereby, an affordable way of producing holocellulose fibers is obtained.

[011] O método pode compreender uma etapa de carregamento do peróxido orgânico continuamente à matéria-prima à base de madeira ou em um meio que compreende a matéria-prima à base de madeira. Pelo carregamento contínuo do ácido peracético é obtida uma maneira de obter uma dada concentração de ácido peracético no reator. A adição contínua pode ser feita sob demanda ao reator ao adicionar uma fonte de um peróxido orgânico concentrado, apropriadamente ácido peracético.[011] The method may comprise a step of loading the organic peroxide continuously into the wood-based raw material or in a medium comprising the wood-based raw material. By continuously loading the peracetic acid, a way is obtained to obtain a given concentration of peracetic acid in the reactor. Continuous addition can be done on demand to the reactor by adding a source of a concentrated organic peroxide, suitably peracetic acid.

[012] Alternativamente ou adicionalmente, o método pode compreender duas etapas separadas de tratamento com peróxido orgânico com uma etapa intermediária de tratamento alcalino. Na primeira etapa, a quantidade de peróxido orgânico é adaptada de modo que a reação para produzir holocelulose seja iniciada, mas a reação não seja concluída. Na segunda etapa, a quantidade de ácido orgânico é adaptada de modo que uma deslignificação desejada ou nível de brancura seja alcançado. A etapa alcalina intermediária aprimora a eficiência do peróxido orgânico durante a deslignificação por meio da remoção de parte da lignina dissolvida e por meio da solubilidade em condições alcalinas da lignina parcialmente oxidada. A remoção dessas duas frações de lignina leva a uma diminuição da necessidade de ácido peracético para se obter um certo grau de remoção de lignina. A etapa de tratamento alcalino intermediária pode ser realizada a um pH de 8 ou mais, adequadamente de pH 10 a 12, a uma temperatura de 15 a 100°C à pressão atmosférica e por uma duração de pelo menos 1 hora. As lavagens podem ser adicionadas entre essas etapas. Em pelo menos uma das pelo menos duas etapas separadas de tratamento com peróxido orgânico, o peróxido orgânico pode ser carregado em batelada ou continuamente na matéria-prima à base de madeira durante o tratamento. Assim, o carregamento de peróxido orgânico pode ser escolhido de forma flexível.[012] Alternatively or additionally, the method may comprise two separate organic peroxide treatment steps with an intermediate alkaline treatment step. In the first step, the amount of organic peroxide is adapted so that the reaction to produce holocellulose is started, but the reaction is not completed. In the second step, the amount of organic acid is adapted so that a desired delignification or whiteness level is achieved. The intermediate alkaline step improves the efficiency of the organic peroxide during delignification through the removal of part of the dissolved lignin and through the solubility in alkaline conditions of the partially oxidized lignin. The removal of these two lignin fractions leads to a decrease in the need for peracetic acid to obtain a certain degree of lignin removal. The intermediate alkaline treatment step may be carried out at a pH of 8 or more, suitably from pH 10 to 12, at a temperature of 15 to 100°C at atmospheric pressure and for a duration of at least 1 hour. Washes can be added between these steps. In at least one of the at least two separate organic peroxide treatment steps, the organic peroxide may be loaded in batches or continuously into the wood-based raw material during the treatment. Thus, the loading of organic peroxide can be flexibly chosen.

[013] Pelo método, as fibras de holocelulose podem ser produzidas de uma forma acessível, uma vez que o uso de peróxido orgânico, por exemplo, ácido peracético (PAA), pode ser reduzido em comparação com o que foi revelado no estado da técnica.[013] By the method, holocellulose fibers can be produced in an affordable way, since the use of organic peroxide, e.g. peracetic acid (PAA), can be reduced compared to what has been revealed in the state of the art. .

[014] Em qualquer um dos métodos i) ou ii), o tratamento com peróxido orgânico pode ser realizado a uma temperatura de 15 a 100°C, adequadamente de 40 a 90°C. Nesta faixa de temperatura, a quantidade de peróxido orgânico necessária para a produção de fibras de holocelulose pode ser mantida baixa. Entretanto, quanto mais baixa a temperatura, mais longo pode ser o tempo de reação. Uma reação realizada a uma temperatura de 55 a 75°C pode ser preferível, uma vez que a quantidade de peróxido orgânico necessária para a reação pode ser mantida a um nível baixo, enquanto o tempo de reação ainda é relativamente curto. Em qualquer modalidade i) ou ii) do método, o tratamento com peróxido orgânico pode ser realizado em um pH de 3,8 a 5 ou 4,0 a 4,8.[014] In either method i) or ii), the treatment with organic peroxide can be carried out at a temperature of 15 to 100°C, suitably from 40 to 90°C. In this temperature range, the amount of organic peroxide required for the production of holocellulose fibers can be kept low. However, the lower the temperature, the longer the reaction time. A reaction carried out at a temperature of 55 to 75°C may be preferable as the amount of organic peroxide required for the reaction can be kept at a low level while the reaction time is still relatively short. In either embodiment i) or ii) of the method, the organic peroxide treatment may be carried out at a pH of 3.8 to 5 or 4.0 to 4.8.

[015] Adicionalmente, o carregamento contínuo pode ser realizado em uma ou mais taxas de carga durante todo o tratamento. Assim, a taxa de carga pode ser facilmente adaptada às condições de processo prevalecentes.[015] Additionally, continuous charging can be performed at one or more charging rates throughout the treatment. Thus, the charge rate can be easily adapted to the prevailing process conditions.

[016] A presente revelação também se refere a um método para produzir um agente de resistência de papel útil em um processo para a produção de papel compreendendo produzir fibras de holocelulose de acordo com o método descrito acima, opcionalmente microfibrilar as fibras de holocelulose para fornecer nanofibrilas de holocelulose (CNF), secar as fibras de holocelulose ou as nanofibrilas de holocelulose e desagregar as fibras de holocelulose secas ou as nanofibrilas de holocelulose. Desta forma, um agente de resistência de papel para uso como aditivo e com base na matéria-prima à base de madeira pode ser fornecido.[016] The present disclosure also relates to a method for producing a paper strength agent useful in a process for producing paper comprising producing holocellulose fibers according to the method described above, optionally microfibrillating the holocellulose fibers to provide holocellulose nanofibrils (CNF), dry the holocellulose fibers or the holocellulose nanofibrils, and break up the dried holocellulose fibers or the holocellulose nanofibrils. In this way, a paper strength agent for use as an additive and based on the wood-based raw material can be provided.

[017] A presente revelação também se refere a um processo para a produção de papel compreendendo as etapas de: a. preparar uma pasta de fabricação de papel compreendendo uma lama de polpa aquosa compreendendo fibras celulósicas e tendo uma consistência de fibra de 0,1 a 40% em peso, em que as fibras celulósicas compreendem ou consistem em fibras de holocelulose à base de madeira e em que a quantidade fibras de holocelulose à base de madeira é de 0,5 a 100% em peso, com base no peso seco das fibras celulósicas, b. fornecer a pasta para um fio e formar uma teia; c. desaguar a teia; d. secar da teia.[017] The present disclosure also relates to a process for the production of paper comprising the steps of: a. preparing a papermaking pulp comprising an aqueous pulp slurry comprising cellulosic fibers and having a fiber consistency of from 0.1 to 40% by weight, wherein the cellulosic fibers comprise or consist of wood-based holocellulose fibers and in that the amount of wood-based holocellulose fibers is from 0.5 to 100% by weight, based on the dry weight of the cellulosic fibers, b. supply the paste to a yarn and form a web; ç. drain the web; d. dry from the web.

[018] As propriedades do papel obtidas com fibras de holocelulose exibem um grande aumento nas propriedades de resistência, por exemplo, tração, compressão, fora do plano, rigidez e com impacto limitado ou nenhum impacto na drenagem. Assim, pelo uso de fibras de holocelulose à base de madeira na pasta de fabricação de papel, o papel com resistência aprimorada pode ser obtido enquanto no processo de fabricação de papel o efetivo desaguamento ainda é possível. Adicionalmente, a matéria-prima à base de madeira para as fibras de holocelulose é ecológica e não se destina principalmente à produção global de alimentos.[018] Paper properties obtained with holocellulose fibers exhibit a large increase in strength properties, eg tensile, compression, out-of-plane, stiffness and with limited or no impact on drainage. Thus, by using wood-based holocellulose fibers in the papermaking pulp, paper with improved strength can be obtained while in the papermaking process effective dewatering is still possible. Additionally, the wood-based raw material for holocellulose fibers is environmentally friendly and not primarily intended for global food production.

[019] As fibras de holocelulose à base de madeira podem ser produzidas pelo tratamento de uma matéria-prima à base de madeira com um peróxido orgânico. O peróxido orgânico pode ser ácido peracético (PAA). O ácido peracético tem a vantagem de ser seletivo, mas não oxida muitos dos carboidratos.[019] Wood-based holocellulose fibers can be produced by treating a wood-based raw material with an organic peroxide. The organic peroxide may be peracetic acid (PAA). Peracetic acid has the advantage of being selective, but it does not oxidize many of the carbohydrates.

[020] Preferencialmente, as fibras de holocelulose podem ser produzidas pelo método descrito acima. Desta forma, é obtida uma forma mais acessível de fornecer fibras de holocelulose.[020] Preferably, the holocellulose fibers can be produced by the method described above. In this way, a more affordable way of supplying holocellulose fibers is obtained.

[021] A matéria-prima à base de madeira usada para as fibras de holocelulose pode compreender material de madeira dura e/ou de madeira macia. Madeira dura e madeira macia estão prontamente disponíveis no hemisfério norte e, caso a produção também seja no hemisfério norte, o transporte longo para a matéria-prima pode ser evitado. Também, como mencionado acima, os materiais de madeira dura e madeira macia não competem com a produção global de alimentos da mesma forma que outras matérias-primas com base em plantas, como materiais à base de milho, o que é uma grande vantagem. A matéria-prima à base de madeira pode consistir em material de madeira dura e/ou de madeira macia.[021] The wood-based raw material used for the holocellulose fibers may comprise hardwood and/or softwood material. Hardwood and softwood are readily available in the Northern Hemisphere and if production is also in the Northern Hemisphere, long transport for the raw material can be avoided. Also, as mentioned above, hardwood and softwood materials do not compete with global food production in the same way as other plant-based raw materials such as corn-based materials, which is a big advantage. The wood-based raw material may consist of hardwood and/or softwood material.

[022] Foi surpreendentemente notado que, quando as fibras de holocelulose são adicionadas após uma etapa de refinamento na etapa a) de preparação da pasta, adicionalmente, podem ser obtidas propriedades de resistência aprimoradas. Sem se vincular a nenhuma teoria, isso pode ser devido à retenção da estrutura da fibra, grau de cristalinidade da celulose, conteúdo de hemicelulose e sua estrutura, em que as propriedades de resistência são afetadas positivamente.[022] It was surprisingly noted that when holocellulose fibers are added after a refinement step in step a) of pulp preparation, additionally improved strength properties can be obtained. Without being bound by any theory, this may be due to the retention of fiber structure, degree of cellulose crystallinity, hemicellulose content and its structure, where strength properties are positively affected.

[023] A etapa a) de preparação da pasta para fabricação de papel pode compreender uma etapa de adicionar à uma lama aquosa um aditivo e bater e/ou refinar a lama aquosa. Assim, equipamento de produção prontamente disponível pode ser usado para o presente processo. O aditivo pode compreender as fibras de holocelulose, as quais podem ser adicionadas em uma quantidade de 0,5 a 80% em peso ou de 2 a 60% em peso ou de 4 a 55% em peso, com base no peso total das fibras celulósicas. Desta forma, o processo de produção será econômico enquanto a resistência do papel pode ser aprimorada sem prejudicar as características de desaguamento. O aditivo pode compreender um agente de resistência seco escolhido a partir de materiais nanocelulósicos, amido carregado e não carregado, derivados de goma, copolímeros sintéticos com acrilamida e combinações dos mesmos. Os aditivos de resistência secos podem aprimorar adicionalmente a resistência do papel. Notou-se que o amido catiônico fornece um efeito sinérgico na resistência do papel juntamente com as fibras de holocelulose. Portanto, o aditivo compreende preferencialmente amido catiônico. O amido catiônico pode ser adicionado, por exemplo, em uma quantidade inferior a 10% em peso, por exemplo, de 0,5 a 5% em peso, ou de 0,8 a 3% em peso, com base no peso seco da pasta.[023] Step a) of preparing the papermaking pulp may comprise a step of adding an additive to an aqueous slurry and beating and/or refining the aqueous slurry. Thus, readily available production equipment can be used for the present process. The additive may comprise holocellulose fibers, which may be added in an amount of from 0.5 to 80% by weight or from 2 to 60% by weight or from 4 to 55% by weight, based on the total weight of the fibers. cellulosic In this way, the production process will be economical while the strength of the paper can be improved without impairing the dewatering characteristics. The additive may comprise a dry strength agent chosen from nanocellulosic materials, loaded and unloaded starch, gum derivatives, synthetic copolymers with acrylamide and combinations thereof. Dry strength additives can further improve the strength of the paper. It was noted that cationic starch provides a synergistic effect on paper strength along with holocellulose fibers. Therefore, the additive preferably comprises cationic starch. The cationic starch can be added, for example, in an amount of less than 10% by weight, for example, from 0.5 to 5% by weight, or from 0.8 to 3% by weight, based on the dry weight of the folder.

[024] De acordo com uma variante, o aditivo pode compreender um CNF de holocelulose, isto é, nanofibrilas de celulose produzidas a partir de fibras de holocelulose. Desse modo, propriedades de resistência aprimoradas adicionais podem ser obtidas enquanto o desaguamento não é prejudicado na mesma medida que com as alternativas de CNF atuais. O CNF de holocelulose pode ser adicionado em uma quantidade de 0,1 a 10% em peso, ou de 0,5 a 5% em peso, com base no peso seco da pasta.[024] In one variant, the additive may comprise a holocellulose CNF, i.e. cellulose nanofibrils produced from holocellulose fibers. In this way, additional improved strength properties can be obtained while dewatering is not impaired to the same extent as with current CNF alternatives. The holocellulose CNF can be added in an amount of 0.1 to 10% by weight, or 0.5 to 5% by weight, based on the dry weight of the pulp.

[025] Adicionalmente ou alternativamente, o aditivo pode compreender um agente de resistência úmido, que pode ser uma resina escolhida a partir de resinas de ureia-formaldeído, resinas de melamina-formaldeído, resinas de poliamida-amina-epicloro-hidrina e combinações das mesmas. O agente de resistência úmido pode ser usado para aumentar adicionalmente a resistência a seco das fibras.[025] Additionally or alternatively, the additive may comprise a wet strength agent, which may be a resin chosen from urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, polyamide-amine-epichlorohydrin resins and combinations of the same. The wet strength agent can be used to further increase the dry strength of the fibers.

[026] Alternativamente ou adicionalmente, o aditivo pode compreender um auxiliar de retenção escolhido a partir de poliacrilamida carregada ou não carregada (PAM), polietilenoimina (PEI), bentonita de sílica coloidal (CS) e combinações das mesmas. O auxiliar de retenção aprimora a retenção de partículas finas na teia. O aditivo pode ser poliacrilamida catiônica (CPAM), através do qual a retenção de finos carregados negativamente pode ser aprimorada.[026] Alternatively or additionally, the additive may comprise a retention aid chosen from charged or uncharged polyacrylamide (PAM), polyethyleneimine (PEI), colloidal silica bentonite (CS) and combinations thereof. The retention aid improves the retention of fine particles in the web. The additive may be cationic polyacrylamide (CPAM), whereby retention of negatively charged fines can be improved.

[027] As fibras celulósicas podem compreender fibras de uma polpa kraft, polpa de soda, polpa sulfito, polpa mecânica, polpa termomecânica, polpa semi- química ou quimo-termomecânica, polpa reciclada ou misturas das mesmas em uma quantidade de 0 a 99,5% em peso, com base no peso seco das fibras celulósicas.[027] Cellulosic fibers may comprise fibers from a kraft pulp, soda pulp, sulfite pulp, mechanical pulp, thermomechanical pulp, semi-chemical or chemo-thermomechanical pulp, recycled pulp or mixtures thereof in an amount from 0 to 99, 5% by weight, based on the dry weight of the cellulosic fibers.

[028] A presente invenção também se refere a um papel obtido pelo processo como definido acima. O papel tem alta resistência com densidade relativamente baixa, o que é uma grande vantagem, por exemplo, na tecnologia de embalagem. Além disso, uma vez que o papel tem um teor baixo ou nenhum de lignina, o papel não sofre de ama com o mesmo teor dos papéis que não contêm fibras de holocelulose. Portanto, o papel pode ser usado como um material de embalagem e ou como uma placa de fibras corrugada.[028] The present invention also relates to a paper obtained by the process as defined above. Paper has high strength with relatively low density, which is a big advantage, for example, in packaging technology. Furthermore, since the paper has low or no lignin content, the paper does not suffer from ama to the same extent as papers that do not contain holocellulose fibers. Therefore, paper can be used as a packaging material and or as a corrugated fiberboard.

[029] A presente invenção também se refere ao uso de fibras de holocelulose à base de madeira produzidas pelo tratamento de uma matéria- prima à base de madeira com um peróxido orgânico em um processo que compreende uma deslignificação e uma etapa de lavagem em um processo de fabricação de papel para aprimorar a resistência do papel. Adequadamente, as fibras de holocelulose são adicionadas após uma etapa de refinamento em um processo de fabricação de papel.[029] The present invention also relates to the use of wood-based holocellulose fibers produced by treating a wood-based raw material with an organic peroxide in a process comprising a delignification and a washing step in a process of papermaking to improve the strength of the paper. Suitably, holocellulose fibers are added after a refining step in a papermaking process.

[030] Características adicionais e vantagens são descritas na seguinte descrição detalhada com referência aos desenhos anexos.[030] Additional features and advantages are described in the following detailed description with reference to the attached drawings.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[031] A figura 1 mostra a mudança na altura do medidor de água em função do tempo durante o processo de desaguamento.[031] Figure 1 shows the change in the height of the water meter as a function of time during the dewatering process.

[032] A Figura 2 mostra a curva da Figura 1 dividida em duas partes lineares próximas ao ponto de inflexão.[032] Figure 2 shows the curve of Figure 1 divided into two linear parts near the inflection point.

[033] A Figura 3 mostra um gráfico da distribuição do comprimento da fibra.[033] Figure 3 shows a graph of the fiber length distribution.

[034] A Figura 4 mostra os resultados a partir das medições de desaguamento com o DDA no formador de folha com sistema de água fechado.[034] Figure 4 shows the results from the dewatering measurements with the DDA in the sheet former with closed water system.

[035] A Figura 5 também mostra os resultados das medições de desaguamento com o DDA no formador de folha com sistema de água fechado.[035] Figure 5 also shows the results of dewatering measurements with the DDA in the sheet former with closed water system.

[036] A Figura 6 mostra a resistência à tração vs a quantidade de fibras PAA, PAA CNF ou CMF gen1 adicionadas para a folha produzida com água branca em recirculação.[036] Figure 6 shows the tensile strength vs the amount of PAA, PAA CNF or CMF gen1 fibers added to the sheet produced with recirculating white water.

[037] A Figura 7 mostra o índice de resistência à tração vs densidade para a folha produzida com água branca em recirculação.[037] Figure 7 shows the index of tensile strength vs density for the sheet produced with white water in recirculation.

[038] A Figura 8 mostra o índice de rigidez à tração vs. densidade para a folha produzida com água branca em recirculação.[038] Figure 8 shows the tensile stiffness index vs. density for the sheet produced with recirculating white water.

[039] A Figura 9 mostra a tensão de ruptura vs densidade para a folha produzida com água branca fechada e fibras PAA, PAA CNF ou CMF gen1 adicionadas.[039] Figure 9 shows the tensile strength vs density for the sheet produced with closed white water and PAA, PAA CNF or CMF gen1 fibers added.

[040] A Figura 10 mostra o índice SCT vs densidade para a folha produzida com água branca em recirculação.[040] Figure 10 shows the SCT index vs density for the sheet produced with recirculating white water.

[041] A Figura 11 mostra o índice de resistência à tração vs tempo de drenagem no formador de folha para a folha produzida com água branca em recirculação.[041] Figure 11 shows the tensile strength index vs. sheet former drainage time for the sheet produced with recirculating white water.

[042] A Figura 12 mostra a resistência à tração vs a densidade final da folha para folhas de laboratório com fibras recicladas e fibra PAA, PAA CNF, CMF gen1 ou CS adicionada.[042] Figure 12 shows the tensile strength vs final sheet density for lab sheets with recycled fibers and PAA, PAA CNF, CMF gen1 or CS fiber added.

[043] A Figura 13 mostra a resistência à tração vs o tempo de drenagem no formador de folha para folhas de laboratório com fibras recicladas e fibra PAA, PAA CNF, CMF gen1 ou CS adicionada.[043] Figure 13 shows the tensile strength vs drain time in the sheet former for lab sheets with recycled fibers and PAA, PAA CNF, CMF gen1 or CS fiber added.

[044] A Figura 14 mostra o efeito da adição de fibras de holocelulose no índice de resistência à tração.[044] Figure 14 shows the effect of the addition of holocellulose fibers on the tensile strength index.

[045] A Figura 15 mostra o efeito da adição de fibras de holocelulose juntamente com amido catiônico para aprimorar a resistência à tração.[045] Figure 15 shows the effect of adding holocellulose fibers together with cationic starch to improve tensile strength.

[046] A Figura 16 mostra o índice SCT para folhas produzidas com água branca em recirculação.[046] Figure 16 shows the SCT index for leaves produced with recirculating white water.

[047] A Figura 17 mostra o índice SCT para folhas formadas com fibras de holocelulose e amido catiônico.[047] Figure 17 shows the SCT index for sheets formed with holocellulose fibers and cationic starch.

[048] A Figura 18 mostra que as fibras de holocelulose desenvolvem resistência a uma taxa menor de densificação.[048] Figure 18 shows that holocellulose fibers develop strength at a lower densification rate.

[049] A Figura 19 mostra que a adição de fibras de holocelulose dá uma melhor resistência com menos densificação em comparação com o refinamento.[049] Figure 19 shows that the addition of holocellulose fibers gives better strength with less densification compared to refinement.

[050] A Figura 20 mostra que a adição de fibras de holocelulose às fibras recicladas (OCC) aprimora a resistência à tração e o desaguamento significativamente.[050] Figure 20 shows that the addition of holocellulose fibers to recycled fibers (OCC) improves tensile strength and dewatering significantly.

[051] A Figura 21 mostra o efeito da lavagem das fibras de RF na forma de OCC.[051] Figure 21 shows the effect of washing the RF fibers in the form of OCC.

[052] A Figura 22 mostra que há pouca densificação observada com a adição de fibras de holocelulose.[052] Figure 22 shows that there is little densification observed with the addition of holocellulose fibers.

[053] A Figura 23 mostra o efeito da secagem das fibras de holocelulose.[053] Figure 23 shows the effect of drying holocellulose fibers.

[054] As Figuras 24 e 25 mostram a resistência à tração de filmes produzidos a partir de CNF e CMF gen 1 à base de holocelulose, respectivamente.[054] Figures 24 and 25 show the tensile strength of films produced from CNF and CMF gen 1 based on holocellulose, respectively.

[055] A Figura 26 mostra a concentração de ácido peracético (a.u.) em função do tempo (min) em um meio contendo água, ácido peracético, ácido acético, peróxido e soda cáustica.[055] Figure 26 shows the concentration of peracetic acid (a.u.) as a function of time (min) in a medium containing water, peracetic acid, acetic acid, peroxide and caustic soda.

[056] A Figura 27 ilustra o consumo de ácido peracético por grama de madeira dado em unidades arbitrárias no método que compreende a adição de PAA em duas etapas com uma etapa alcalina intermediária.[056] Figure 27 illustrates the consumption of peracetic acid per gram of wood given in arbitrary units in the method comprising the addition of PAA in two steps with an intermediate alkaline step.

[057] A Figura 28 ilustra o consumo de ácido peracético por grama de madeira dado em unidades arbitrárias no método que compreende a adição contínua de PAA.[057] Figure 28 illustrates the consumption of peracetic acid per gram of wood given in arbitrary units in the method comprising the continuous addition of PAA.

[058] A Figura 29 ilustra a composição química das amostras.[058] Figure 29 illustrates the chemical composition of the samples.

[059] A Figura 30 ilustra um tempo de drenagem em um formador de folha em função do aumento do índice de resistência à tração em (kNm/kg) e em função do aumento da quantidade de fibras de holocelulose na polpa.[059] Figure 30 illustrates a drainage time in a sheet former as a function of the increase in the tensile strength index in (kNm/kg) and as a function of the increase in the amount of holocellulose fibers in the pulp.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

[060] Um dos maiores desafios na produção de produtos à base de papel, por exemplo, papel de impressão, materiais de embalagem, lenços de papel etc. todos os quais serão referidos como 'papel', é aumentar a resistência do papel sem afetar adversamente a remoção de água durante a fabricação do papel. Durante o processo de fabricação de papel com uma polpa convencional, tal como polpa kraft, sulfato, mecânica, como matéria-prima, um aumento da resistência do papel pode, entretanto, contribuir para a diminuição do desaguamento durante o processo de fabricação de papel. Por exemplo, uma maneira comum de aumentar a resistência é refinar a polpa. A etapa de refinamento aumenta a resistência, mas também tem um impacto negativo na drenabilidade da polpa. Desse modo, há uma longa necessidade sentida por processos de fabricação de papel econômicos e que economizem energia para produzir materiais mais resistentes à base de papel sem afetar negativamente a drenabilidade.[060] One of the biggest challenges in the production of paper-based products, for example printing paper, packaging materials, tissue paper etc. all of which will be referred to as 'paper', is to increase the strength of the paper without adversely affecting the removal of water during papermaking. During the papermaking process with a conventional pulp, such as kraft, sulfate, mechanical pulp, as raw material, an increase in paper strength can, however, contribute to a decrease in dewatering during the papermaking process. For example, a common way to increase strength is to refine the pulp. The refinement step increases strength but also has a negative impact on pulp drainability. Thus, there is a long-felt need for cost-effective, energy-saving papermaking processes to produce stronger paper-based materials without adversely affecting drainability.

[061] Os inventores da presente invenção descobriram que, ao usar fibras de holocelulose no processo de produção de papel, a resistência do papel pode ser aprimorada, enquanto a drenabilidade não é substancialmente afetada. Entretanto, os custos de produção das fibras de holocelulose são altos e, portanto, há um desejo por uma maneira mais custo-efetiva de produzir fibras de holocelulose.[061] The inventors of the present invention have found that by using holocellulose fibers in the papermaking process, paper strength can be improved while drainability is not substantially affected. However, the production costs of holocellulose fibers are high and therefore there is a desire for a more cost-effective way of producing holocellulose fibers.

[062] Os inventores da presente invenção encontraram um método econômico para produzir fibras de holocelulose. Foi surpreendentemente notado que por um método de produção envolvendo i) carregar o peróxido orgânico continuamente à matéria-prima à base de madeira durante o tratamento; e/ou ii) carregar o peróxido orgânico para a matéria-prima à base de madeira em pelo menos duas etapas separadas com uma etapa de tratamento alcalino intermediária, a quantidade total de peróxido orgânico, tal como ácido peracético (PAA), usado para a deslignificação ou madeira na produção de fibras de holocelulose pode ser substancialmente diminuída em comparação com os métodos do estado da técnica em que o peróxido orgânico é inicialmente carregado em um reator em uma grande concentração. Por exemplo, verificou-se que o peróxido orgânico pode ser usado em uma quantidade total de 2,0 g de peróxido orgânico/g de fibras de madeira ou menos, ou 1,5 g de peróxido orgânico/g de fibras de madeira ou menos, especialmente quando a matéria-prima à base de madeira está na forma de cavacos de madeira maiores. A quantidade pode ser inferior a 1,3 g de peróxido orgânico/g de fibras de madeira ou inferior a 1,0 g de peróxido orgânico/g de fibras de madeira, quando pequenas cavacos de madeira, pequenos folheados de madeira ou fósforos são usados como matéria- prima à base de madeira. Por produção de fibras de holocelulose entende-se, neste contexto, a extração de material fibroso celulósico de matéria-prima à base de madeira (madeira), isto é, a liberação de fibras de celulose a partir de outros produtos químicos e impurezas na madeira.[062] The inventors of the present invention have found an economical method to produce holocellulose fibers. It was surprisingly noted that for a production method involving i) continuously loading the organic peroxide into the wood-based raw material during treatment; and/or ii) loading the organic peroxide into the wood-based feedstock in at least two separate steps with an intermediate alkaline treatment step, the total amount of organic peroxide, such as peracetic acid (PAA), used for the delignification or wood in the production of holocellulose fibers can be substantially diminished compared to prior art methods in which organic peroxide is initially loaded into a reactor in a high concentration. For example, it has been found that organic peroxide can be used in a total amount of 2.0 g of organic peroxide/g of wood fibers or less, or 1.5 g of organic peroxide/g of wood fibers or less. , especially when the wood-based raw material is in the form of larger wood chips. The amount can be less than 1.3 g of organic peroxide/g of wood fibers or less than 1.0 g of organic peroxide/g of wood fibers when small wood chips, small wood veneers or matches are used. as a wood-based raw material. Production of holocellulose fibers in this context means the extraction of cellulosic fibrous material from wood-based raw material (wood), that is, the release of cellulose fibers from other chemicals and impurities in the wood. .

[063] O método pode, assim, compreender carregar o peróxido orgânico continuamente à matéria-prima à base de madeira durante o tratamento e/ou carregar o peróxido orgânico em pelo menos duas etapas separadas de tratamento de peróxido orgânico com uma etapa de tratamento alcalino intermediária. A etapa de tratamento alcalino intermediária pode ser realizada a um pH de 8 ou mais, por exemplo, de pH 10 a 12. A temperatura pode ser 15 a 100°C à pressão atmosférica por uma duração de pelo menos 1 hora, tal como de 1 a 3 horas.[063] The method may thus comprise continuously loading the organic peroxide into the wood-based raw material during treatment and/or loading the organic peroxide in at least two separate organic peroxide treatment steps with an alkaline treatment step intermediary. The intermediate alkaline treatment step may be carried out at a pH of 8 or more, for example from pH 10 to 12. The temperature may be 15 to 100°C at atmospheric pressure for a duration of at least 1 hour, such as from 1 to 3 hours.

[064] O peróxido orgânico pode ser ácido peracético (PAA). Este produto químico leva a uma remoção seletiva da lignina. Entretanto, o conhecido processo peracético usado para produzir fibras de holocelulose tem um custo proibitivo devido ao custo de produção do peróxido orgânico, por exemplo, ácido peracético. Em escala laboratorial, a quantidade de ácido peracético usada pode ser da ordem de 2,5g ou mais de ácido peracético, expresso como ácido acético puro (puro), por grama de madeira, o que é considerado alto demais para uma produção industrial. Uma forma mais econômica de produzir essas fibras é, portanto, desejável para transpor esse conceito para a indústria. Pela solução da presente invenção, a quantidade de ácido peracético necessária para a produção industrial de holocelulose pode ser reduzida, enquanto o produto de papel final mantém propriedades de resistência e propriedades de desaguamento similares durante a fabricação de papel, como obtido com tratamento com ácido peracético em quantidades maiores. De acordo com a presente revelação, o peróxido orgânico não é sobredosado no processo de tratamento, através do qual um método acessível para produzir fibras de holocelulose é fornecido. O método também é aplicável em fábricas industriais em grande escala.[064] The organic peroxide can be peracetic acid (PAA). This chemical leads to a selective removal of lignin. However, the known peracetic process used to produce holocellulose fibers is cost prohibitive due to the cost of producing organic peroxide, eg peracetic acid. On a laboratory scale, the amount of peracetic acid used can be on the order of 2.5g or more of peracetic acid, expressed as pure (pure) acetic acid, per gram of wood, which is considered too high for industrial production. A more economical way of producing these fibers is therefore desirable to transpose this concept to the industry. By the solution of the present invention, the amount of peracetic acid required for industrial production of holocellulose can be reduced while the final paper product maintains similar strength properties and dewatering properties during papermaking as obtained with peracetic acid treatment. in larger quantities. In accordance with the present disclosure, organic peroxide is not overdosed in the treatment process, whereby an affordable method for producing holocellulose fibers is provided. The method is also applicable in large-scale industrial factories.

[065] A seguir, o método é descrito mais detalhadamente com referência ao ácido peracético. Entretanto, outros peróxidos orgânicos podem ser concebíveis.[065] In the following, the method is described in more detail with reference to peracetic acid. However, other organic peroxides may be conceivable.

[066] O tratamento ou reação, portanto, pode envolver o uso de ácido peracético e da matéria-prima à base de madeira, com água. Água pode ser usada como veículo ou solvente. A reação pode ser realizada em um reator ou recipiente. Se o recipiente estiver pressurizado, a temperatura de reação pode ser mais alta. A reação pode durar algumas horas, durante as quais o ácido peracético é consumido pela matéria-prima à base de madeira. Isso significa, portanto, que a concentração de ácido peracético diminui durante a reação no recipiente, a menos que seja compensada por injeção contínua, como sugerido nas modalidades da presente invenção. A reação pode ser realizada em um reator descontínuo ou um reator contínuo.[066] The treatment or reaction, therefore, may involve the use of peracetic acid and wood-based raw material, with water. Water can be used as a vehicle or solvent. The reaction can be carried out in a reactor or vessel. If the vessel is pressurized, the reaction temperature may be higher. The reaction can last for a few hours, during which the peracetic acid is consumed by the wood-based raw material. This therefore means that the concentration of peracetic acid decreases during the reaction in the vessel, unless compensated for by continuous injection, as suggested in embodiments of the present invention. The reaction can be carried out in a batch reactor or a continuous reactor.

[067] Nos testes anteriores para produzir fibras de holocelulose, uma alta concentração de ácido peracético foi inicialmente adicionada a um reator, o que por sua vez gerou custos elevados. Sem se vincular a nenhuma teoria, acredita- se que isso se deva em parte ao desaparecimento espontâneo do ácido peracético em altas concentrações, reagindo espontaneamente consigo mesmo, isto é, em outras moléculas de ácido peracético. Esse comportamento também pode ocorrer em concentrações mais baixas, mas em uma extensão substancialmente menor. Assim, notou-se que ao manter o ácido peracético em baixa concentração, pelo menos no início da reação, a maior parte do ácido peracético reage com a madeira em vez de reagir com ele mesmo, pelo que a quantidade total do ácido peracético usado é diminuída e obtém-se um uso mais eficaz do ácido peracético.[067] In previous tests to produce holocellulose fibers, a high concentration of peracetic acid was initially added to a reactor, which in turn generated high costs. Without being bound by any theory, it is believed that this is partly due to the spontaneous disappearance of peracetic acid at high concentrations, reacting spontaneously with itself, that is, in other molecules of peracetic acid. This behavior can also occur at lower concentrations, but to a substantially lesser extent. Thus, it was noted that by keeping peracetic acid in low concentration, at least at the beginning of the reaction, most of the peracetic acid reacts with the wood rather than reacting with itself, so the total amount of peracetic acid used is decreased and a more effective use of peracetic acid is obtained.

[068] Entretanto, por ter uma baixa concentração de ácido peracético no início da reação, há também uma baixa quantidade de ácido peracético no reator. Essa pequena quantidade pode não ser suficiente para tratar toda a madeira. É por isso que mais ácido peracético pode ser adicionado à reação. Nas tentativas anteriores, uma alta concentração de ácido peracético é inicialmente adicionada ao reator, e então é aguardada até que seja consumida. Subsequentemente, o reator é lavado e novo ácido peracético é adicionado. Em vez de esperar que todo o ácido peracético seja consumido antes de adicionar novo ácido peracético, de acordo com uma variante da presente invenção, o ácido peracético pode ser adicionado continuamente por injeção ao reator. Carregar continuamente o peróxido orgânico significa a ação de usar uma fonte de peróxido orgânico concentrado para ajustar constantemente a concentração de ácido peracético dentro do reator para uma concentração predefinida. O principal motivo dessa injeção é manter a concentração alta o suficiente para que a reação aconteça em velocidade suficiente, mas baixa o suficiente para que as principais reações no reator sejam as que envolvem ácido peracético na madeira, ao contrário das reações envolvendo ácido peracético sobre si mesmo. De certa forma, a injeção compensa o consumo de ácido peracético no reator, ou permite um melhor controle do perfil do ácido peracético ajustando seu valor ao longo do tempo a valores pré-estabelecidos. Este carregamento contínuo pode ser realizado pelo uso de qualquer tipo de injetores associados a uma bomba ou quaisquer tipos de dispositivos geradores de fluxo. A fonte concentrada de composto de peróxido é de preferência composto de peróxido concentrado/destilado, mas também pode ser uma solução de equilíbrio que contém um ácido orgânico e peróxido de hidrogênio e uma determinada quantidade do peróxido ou perácido orgânico associado (quando aplicável) ou uma solução diluída. O carregamento é realizado enquanto o ácido peracético for necessário para transformar a madeira em um material que seja suficientemente deslignificado e/ou branco, por exemplo, para a produção de madeira branca, ou que possa ser desfibrado, por exemplo, para a produção de produtos relacionados à polpa. Assim, a reação será adicionalmente mais rápida, uma vez que não há necessidade de esperar até que a reação esteja completa, o que leva tempo, pois a velocidade da reação diminui quando a concentração diminui. Pela injeção contínua, uma determinada concentração definida pode ser mantida durante um tempo de reação desejado. Assim, uma carga total baixa é obtida. A injeção pode ser realizada com uma bomba lateral que está disposta para injetar ácido peracético a uma taxa de carga desejada no reator durante a reação. Por carga baixa entende-se que o consumo total de PAA é mantido abaixo de 2 g PAA/g de madeira. Em carga baixa, a concentração pode ser, por exemplo, de cerca de 3% de ácido peracético no reator.[068] However, by having a low concentration of peracetic acid at the beginning of the reaction, there is also a low amount of peracetic acid in the reactor. This small amount may not be enough to treat all the wood. This is why more peracetic acid can be added to the reaction. In previous attempts, a high concentration of peracetic acid is initially added to the reactor, and then it is waited until it is consumed. Subsequently, the reactor is washed and new peracetic acid is added. Instead of waiting for all the peracetic acid to be consumed before adding new peracetic acid, in accordance with an embodiment of the present invention, the peracetic acid can be added continuously by injection to the reactor. Continuously charging organic peroxide means the action of using a source of concentrated organic peroxide to constantly adjust the concentration of peracetic acid within the reactor to a predefined concentration. The main reason for this injection is to keep the concentration high enough for the reaction to proceed at a sufficient rate, but low enough that the main reactions in the reactor are those involving peracetic acid in the wood, as opposed to reactions involving peracetic acid on itself. same. In a way, the injection compensates the consumption of peracetic acid in the reactor, or allows a better control of the peracetic acid profile by adjusting its value over time to pre-established values. This continuous loading can be accomplished by the use of any type of injectors associated with a pump or any type of flow generating devices. The concentrated source of peroxide compound is preferably a concentrated/distilled peroxide compound, but may also be an equilibrium solution containing an organic acid and hydrogen peroxide and a certain amount of the associated organic peroxide or peracid (where applicable) or a diluted solution. Loading is carried out as long as peracetic acid is required to transform the wood into a material that is sufficiently delignified and/or white, for example, for the production of white wood, or that can be defibrated, for example, for the production of pulp related. Thus, the reaction will be additionally faster since there is no need to wait until the reaction is complete, which takes time as the reaction rate slows down as the concentration decreases. By continuous injection, a certain defined concentration can be maintained for a desired reaction time. Thus, a low total charge is obtained. Injection can be performed with a side pump which is arranged to inject peracetic acid at a desired charge rate into the reactor during the reaction. By low load it is meant that the total consumption of PAA is kept below 2 g PAA/g of wood. At low load, the concentration may be, for example, about 3% peracetic acid in the reactor.

[069] A injeção de ácido peracético ou taxa de carga pode ser constante durante o tempo de reação. Alternativamente, a taxa de carga pode ser modificada durante a reação. Desse modo, o carregamento contínuo pode ser realizado em uma ou mais taxas de carregamento durante todo o tratamento. As taxas de carga podem ser pré-determinadas ou ajustadas durante a reação. Por exemplo, a velocidade ou taxa de injeção pode ser modificada no caso de alto desvio da concentração definida de ácido peracético dada no reator. Isto é, se a concentração for maior do que a concentração definida no reator, a velocidade de injeção é reduzida, por exemplo, diminuindo a velocidade do injetor. A velocidade de injeção depende da quantidade de água no reator, o que significa que se houver mais água no reator do que uma quantidade desejada de água, então mais ácido peracético é injetado no reator para atingir uma dada concentração definida no reator. De uma maneira similar, a velocidade de injeção depende da concentração de ácido peracético na solução- mãe de ácido peracético, o que geralmente é uma solução destilada de ácido peracético, com concentração de 39% a 40% de ácido peracético. Outra alternativa de suprimento pode ser uma solução de ácido peracético de equilíbrio. A velocidade da injeção pode ser configurada para ser variável e automatizada, dependendo da concentração do ácido peracético no reator. Desta forma, é possível ter um melhor controle da concentração de ácido peracético no reator, o que por sua vez proporcionará um melhor controle da reação e de sua velocidade no reator. A concentração definida no reator, isto é, uma concentração alvo no reator, pode ser, por exemplo, de 2,5 a 3,5% de ácido peracético em solução, tal como 3% de ácido peracético em solução. A concentração também pode ser ajustada para variar durante a reação, por exemplo 2,5% nas 2 primeiras horas e 3,5% nas 2 horas seguintes, e terminar em 3,0% nas últimas 2 horas. O pH da reação pode ser monitorado e pode ser mantido em um valor de cerca de pH 4. Se o pH diminuir durante a reação, por exemplo, a soda cáustica pode ser injetada em batelada ou continuamente no reator para manter o pH em torno de 4.[069] Peracetic acid injection or loading rate can be constant during the reaction time. Alternatively, the charge rate can be modified during the reaction. In this way, continuous charging can be performed at one or more charging rates throughout the treatment. Charge rates can be predetermined or adjusted during the reaction. For example, the injection rate or rate can be modified in case of high deviation from the defined concentration of peracetic acid given in the reactor. That is, if the concentration is higher than the defined concentration in the reactor, the injection rate is reduced, for example, by decreasing the speed of the injector. The injection rate depends on the amount of water in the reactor, which means that if there is more water in the reactor than a desired amount of water, then more peracetic acid is injected into the reactor to reach a given concentration defined in the reactor. Similarly, the injection rate depends on the concentration of peracetic acid in the peracetic acid stock solution, which is usually a distilled peracetic acid solution with a concentration of 39% to 40% peracetic acid. Another supply alternative may be an equilibrium peracetic acid solution. The injection speed can be configured to be variable and automated, depending on the concentration of peracetic acid in the reactor. In this way, it is possible to have a better control of the concentration of peracetic acid in the reactor, which in turn will provide a better control of the reaction and its speed in the reactor. The defined concentration in the reactor, i.e. a target concentration in the reactor, can be, for example, 2.5 to 3.5% peracetic acid in solution, such as 3% peracetic acid in solution. The concentration can also be adjusted to vary during the reaction, for example 2.5% in the first 2 hours and 3.5% in the next 2 hours, and end at 3.0% in the last 2 hours. The pH of the reaction can be monitored and can be maintained at a value of around pH 4. If the pH drops during the reaction, for example, caustic soda can be injected in batches or continuously into the reactor to keep the pH around 4.

[070] Assim, por meio da injeção contínua de peróxido orgânico, como o ácido peracético (PAA), é possível manter uma baixa carga total de PAA no reator. O reator pode conter a matéria-prima à base de madeira, um pouco de água e uma quantidade constante ou controlada de ácido peracético. O reator pode conter adicionalmente produtos de degradação da reação, por exemplo, lignina dissolvida e carboidratos provenientes da madeira, seus subprodutos, o subproduto do ácido peracético (ácido acético) e outros produtos químicos, os quais podem incluir peróxido de hidrogênio, oxigênio dissolvido etc. Portanto, é possível reduzir a quantidade de ácido peracético necessária para a produção da holocelulose. Desta forma, é possível diminuir o uso de ácido peracético para um nível baixo, por exemplo de cerca de 0,3 a 0,7 g de PAA puro/g de madeira. Esta quantidade corresponde a uma quantidade mínima de oxidação total e, portanto, remoção de lignina. Entretanto, as fibras de holocelulose também podem ser produzidas mesmo se a lignina não estiver totalmente oxidada, mas, em vez disso, oxidada a um nível que possa ser removida. O nível de oxidação pode ser determinado com base em experimentos, se desejado. A introdução contínua de ácido peracético é uma forma de garantir a produção de um produto, limitando seu custo. Adicionalmente, uma melhor segurança geral do processo pode ser garantida, uma vez que os riscos de descontrole são limitados a essas concentrações de trabalho mais baixas. Por outro lado, o método que envolve o uso de pelo menos duas etapas de tratamento de PAA com uma etapa alcalina intermediária permite a remoção parcial de alguma lignina. Como essa lignina pode ser removida, não há necessidade de oxidá-la, sendo possível atingir uma redução ainda maior no uso de PAA, até menos que 0,3 g PAA puro/g de madeira.[070] Thus, through the continuous injection of organic peroxide, such as peracetic acid (PAA), it is possible to maintain a low total load of PAA in the reactor. The reactor may contain the wood-based feedstock, a little water and a constant or controlled amount of peracetic acid. The reactor may additionally contain reaction degradation products, e.g. dissolved lignin and carbohydrates from wood, its by-products, the by-product of peracetic acid (acetic acid) and other chemicals, which may include hydrogen peroxide, dissolved oxygen, etc. . Therefore, it is possible to reduce the amount of peracetic acid needed for the production of holocellulose. In this way, it is possible to decrease the use of peracetic acid to a low level, for example from about 0.3 to 0.7 g of pure PAA/g of wood. This amount corresponds to a minimum amount of total oxidation and therefore lignin removal. However, holocellulose fibers can also be produced even if the lignin is not fully oxidized, but instead oxidized to a level that can be removed. The oxidation level can be determined from experiments if desired. The continuous introduction of peracetic acid is a way to guarantee the production of a product, limiting its cost. Additionally, better overall process safety can be ensured as runaway risks are limited to these lower working concentrations. On the other hand, the method that involves the use of at least two steps of PAA treatment with an intermediate alkaline step allows the partial removal of some lignin. As this lignin can be removed, there is no need to oxidize it, making it possible to achieve an even greater reduction in the use of PAA, down to less than 0.3 g pure PAA/g of wood.

[071] Uma análise das reações envolvendo ácido peracético sob condições em que uma grande quantidade de ácido peracético é inicialmente adicionada a um reator mostra que uma alta carga inicial de ácido peracético leva a um alto consumo de ácido peracético para fins desnecessários, isto é, aqueles que não a deslignificação. A Figura 26 ilustra o fenômeno e mostra o consumo de ácido peracético pela reação de ácido peracético em um reator sem matéria orgânica, além de ácido peracético e ácido acético. A Figura 26 mostra uma concentração peracética (a.u.) em função do tempo (min) em um meio contendo água, ácido peracético, ácido acético, peróxido e soda cáustica. Na Figura 26, os resultados são mostrados com pontos pretos e um modelo correspondente da reação envolvendo ácido peracético sob condições do processo em um reator contendo originalmente água com pH ajustado e ácido peracético é mostrado com uma linha pontilhada.[071] An analysis of reactions involving peracetic acid under conditions where a large amount of peracetic acid is initially added to a reactor shows that a high initial charge of peracetic acid leads to a high consumption of peracetic acid for unnecessary purposes, i.e., those not delignification. Figure 26 illustrates the phenomenon and shows the consumption of peracetic acid by the reaction of peracetic acid in a reactor without organic matter, in addition to peracetic acid and acetic acid. Figure 26 shows a peracetic concentration (a.u.) as a function of time (min) in a medium containing water, peracetic acid, acetic acid, peroxide and caustic soda. In Figure 26, the results are shown with black dots and a corresponding model of the reaction involving peracetic acid under process conditions in a reactor originally containing pH adjusted water and peracetic acid is shown with a dotted line.

[072] A presente invenção limita a magnitude das reações desnecessárias do PAA consigo mesmo devido à baixa quantidade de PAA usada. Como descrito acima, isso pode ser alcançado, por exemplo, carregando continuamente o ácido peracético no reator e mantendo a concentração continuamente em um nível de concentração baixo. Ao fazer isso, o ácido peracético é mais propenso a reagir com a lignina do material do que principalmente consigo mesmo. O consumo de ácido peracético para a obtenção de determinado avanço de reação é, portanto, reduzido, o que leva a um menor custo de obtenção de um dado produto. Esta invenção permite uma redução de custo significativa para a produção de holocelulose, enquanto mantém a fibra desejável e, portanto, as propriedades do papel descritas na acima presente invenção.[072] The present invention limits the magnitude of unnecessary PAA reactions with itself due to the low amount of PAA used. As described above, this can be achieved, for example, by continuously loading peracetic acid into the reactor and keeping the concentration continuously at a low concentration level. In doing so, peracetic acid is more likely to react with the lignin in the material than primarily with itself. The consumption of peracetic acid to obtain a given reaction advance is therefore reduced, which leads to a lower cost of obtaining a given product. This invention allows a significant cost reduction for the production of holocellulose, while maintaining the desirable fiber and therefore the paper properties described in the above present invention.

[073] De acordo com outra variante do método para produzir fibras de holocelulose, isto é, polpação, de acordo com a presente revelação, o tratamento alcalino pode ser usado entre dois estágios de ácido peracético. Isso significa que o ácido peracético é usado durante a polpação com um tratamento alcalino entre os dois estágios de ácido peracético, através do qual fibras de holocelulose brancas são produzidas sem uma etapa de polpação independente anterior. Assim, o presente tratamento alcalino entre as etapas de tratamento peracético é diferente dos tratamentos alcalinos usados no branqueamento, em que as etapas alcalinas ou etapas de extração são realizadas para remover a lignina oxidada de fibras que foram produzidas em uma etapa de polpação independente. O presente método fornece, portanto, um processo custo-efetivo com poucas etapas.[073] According to another variant of the method for producing holocellulose fibers, i.e. pulping, according to the present disclosure, the alkaline treatment can be used between two stages of peracetic acid. This means that peracetic acid is used during pulping with an alkaline treatment between the two peracetic acid stages, whereby white holocellulose fibers are produced without a prior independent pulping step. Thus, the present alkaline treatment between the peracetic treatment steps is different from the alkaline treatments used in bleaching, where alkaline steps or extraction steps are performed to remove oxidized lignin from fibers that were produced in an independent pulping step. The present method therefore provides a cost-effective process with few steps.

[074] A primeira etapa de tratamento com ácido peracético pode ter uma concentração inicial de ácido peracético relativamente alta e pode ser sem injeção contínua. O tratamento alcalino é realizado entre a primeira e uma segunda etapa de tratamento com ácido peracético. A segunda etapa de tratamento com ácido peracético pode ser realizada de maneira similar à primeira etapa de ácido peracético. Alternativamente, a primeira e a segunda etapas de tratamento com ácido peracético podem ser realizadas com baixa concentração inicial de ácido peracético e com injeção contínua, como descrito acima. O método pode compreender uma ou mais etapas de tratamento alcalino e mais de duas etapas de tratamento com ácido peracético. Por exemplo, o método pode compreender uma primeira etapa de tratamento com ácido peracético seguida por uma primeira etapa de tratamento alcalino, que é seguida por uma segunda etapa de tratamento com ácido peracético, seguida por uma segunda etapa de tratamento alcalino, seguida adicionalmente por uma etapa de tratamento alcalino.[074] The first step of peracetic acid treatment may have a relatively high initial concentration of peracetic acid and may be without continuous injection. Alkaline treatment is carried out between the first and second peracetic acid treatment steps. The second step of peracetic acid treatment can be carried out in a similar manner to the first step of peracetic acid. Alternatively, the first and second steps of peracetic acid treatment can be carried out with a low initial concentration of peracetic acid and with continuous injection as described above. The method may comprise one or more alkali treatment steps and more than two peracetic acid treatment steps. For example, the method may comprise a first peracetic acid treatment step followed by a first alkaline treatment step, which is followed by a second peracetic acid treatment step, followed by a second alkaline treatment step, followed further by a alkaline treatment step.

[075] Antes da etapa de tratamento alcalino, o reator pode ser drenado no final da etapa de tratamento com ácido peracético. A madeira reagida pode ser lavada. Uma água com pH ajustado, que pode ser ajustado com, por exemplo, soda cáustica, pode ser adicionada ao reator. Alternativamente, água pode ser adicionada ao reator e então o pH pode ser ajustado até que um valor de pH inicial seja atingido. O pH ajustado inicial pode ser mais do que pH 9, por exemplo, de pH 10 a 12. O pH geralmente diminui durante o tratamento alcalino. Adequadamente, um pH final pode ser escolhido para ser, por exemplo, pH 10 ou mais, mas não está limitado ao mesmo. Geralmente, para obter os efeitos vantajosos mencionados acima, o pH final pode ser maior que 7. A etapa de tratamento alcalino pode durar uma hora ou mais. A temperatura durante as etapas de tratamento alcalino pode ser 15 a 100°C à pressão atmosférica, e poderia ser, por exemplo, 40 a 80°C à pressão atmosférica. Se o tratamento alcalino for realizado em um recipiente pressurizado, a temperatura pode ser mais elevada. Adicionalmente, o pH pode ser maior que 12 em certas condições. Também, a duração do tratamento pode ser ajustada às condições prevalecentes e pode ser, por exemplo, 5 horas ou até mais. Alternativamente, se a duração do tratamento também puder ser mais curta, tal como 10 a 30 minutos.[075] Before the alkaline treatment step, the reactor can be drained at the end of the peracetic acid treatment step. Reacted wood can be washed. A pH-adjusted water, which can be adjusted with, for example, caustic soda, can be added to the reactor. Alternatively, water can be added to the reactor and then the pH can be adjusted until an initial pH value is reached. The initial adjusted pH may be more than pH 9, for example from pH 10 to 12. The pH generally decreases during alkaline treatment. Suitably, a final pH can be chosen to be, for example, pH 10 or more, but is not limited thereto. Generally, to obtain the beneficial effects mentioned above, the final pH can be greater than 7. The alkaline treatment step can last an hour or more. The temperature during the alkaline treatment steps may be 15 to 100°C at atmospheric pressure, and could be, for example, 40 to 80°C at atmospheric pressure. If the alkali treatment is carried out in a pressurized vessel, the temperature may be higher. Additionally, the pH can be higher than 12 under certain conditions. Also, the duration of treatment can be adjusted to prevailing conditions and can be, for example, 5 hours or even longer. Alternatively, if the treatment duration can also be shorter, such as 10 to 30 minutes.

[076] As etapas de peróxido orgânico mencionadas na presente revelação são tanto duas etapas de ácido peracético realizadas, por exemplo, pelo carregamento do peróxido orgânico em alta concentração no início do tratamento e deixando-o reagir até que o peróxido orgânico tenha reagido, em seguida, enxaguando a madeira reagida e, em seguida, adicionando o peróxido orgânico novamente. O procedimento pode ser realizado quantas vezes forem necessárias.[076] The organic peroxide steps mentioned in the present disclosure are either two peracetic acid steps performed, for example, by loading the organic peroxide in high concentration at the beginning of the treatment and letting it react until the organic peroxide has reacted, in then rinsing the reacted wood and then adding the organic peroxide again. The procedure can be performed as many times as necessary.

[077] A temperatura durante a reação com o peróxido orgânico nas modalidades do método para produzir fibras de holocelulose da presente invenção pode ser 15 a 100°C, adequadamente de 40 a 90°C ou 55 a 75°C, por exemplo cerca de 70°C. O pH pode ser ácido, por exemplo de 2,5 a 5, tal como 4,0 a 4,8, e o pH pode ser ajustado pela adição de soda cáustica. A temperatura pode ser controlada com a circulação de um fluido aquecido em torno da câmara de reação com um perfil de temperatura predefinido, que pode variar, por exemplo, aumentando gradualmente de 40 a 70 graus Celsius. Alternativamente, as etapas de peróxido orgânico podem ser realizadas com o conceito de carregamento contínuo descrito acima. Por exemplo, o carregamento contínuo pode ser realizado de modo que a concentração de ácido peracético seja mantida em um valor de 3%, com ajuste de pH contínuo e a uma temperatura de 60°C ou 70°C ajustado com um líquido aquecido. Desta forma, o consumo de ácido peracético pode ser reduzido enquanto o tempo de reação é mantido relativamente curto.[077] The temperature during the reaction with the organic peroxide in embodiments of the method for producing holocellulose fibers of the present invention may be 15 to 100°C, suitably 40 to 90°C or 55 to 75°C, for example about 70°C. The pH can be acidic, for example from 2.5 to 5, such as 4.0 to 4.8, and the pH can be adjusted by adding caustic soda. The temperature can be controlled by circulating a heated fluid around the reaction chamber with a predefined temperature profile, which can vary, for example, gradually increasing from 40 to 70 degrees Celsius. Alternatively, the organic peroxide steps can be performed with the continuous loading concept described above. For example, continuous charging can be carried out so that the peracetic acid concentration is maintained at a value of 3%, with continuous pH adjustment and at a temperature of 60°C or 70°C adjusted with a heated liquid. In this way, the consumption of peracetic acid can be reduced while the reaction time is kept relatively short.

[078] Sem se vincular a nenhuma teoria, acredita-se que o peróxido orgânico reage com a lignina na matéria-prima à base de madeira, através do qual parte da lignina pode ser solubilizada. Entretanto, parte da lignina que é oxidada pelo peróxido orgânico, pode ficar ligada às fibras e pode continuar a usar o peróxido orgânico. Esta lignina oxidada pode ser solubilizada em condições alcalinas. Assim, o tratamento em duas etapas com peróxido orgânico, que pode ser ácido peracético, com uma etapa alcalina intermediária refere-se a aprimorar a eficiência do ácido peracético durante a deslignificação através da remoção de parte da lignina dissolvida e através da solubilidade sob condições alcalinas de lignina parcialmente oxidada.[078] Without being bound by any theory, it is believed that the organic peroxide reacts with the lignin in the wood-based raw material, through which part of the lignin can be solubilized. However, part of the lignin that is oxidized by the organic peroxide may remain bound to the fibers and may continue to use the organic peroxide. This oxidized lignin can be solubilized under alkaline conditions. Thus, the two-step treatment with organic peroxide, which may be peracetic acid, with an intermediate alkaline step refers to improving the efficiency of peracetic acid during delignification by removing some of the dissolved lignin and through solubility under alkaline conditions. of partially oxidized lignin.

[079] A remoção dessas duas frações de lignina leva a uma diminuição da necessidade de ácido peracético para se obter um certo grau de remoção de lignina, vide a parte experimental e principalmente as Figuras 27 e 28. A remoção é uma remoção alcalina. Por exemplo, a remoção pode ser por meio de um tratamento alcalino a uma temperatura de 25°C a 70°C, com um pH inicial de 12, que pode evoluir livremente durante, por exemplo, uma hora, ou uma extração alcalina a uma temperatura de 25°C, pH mantido a 12 com adição de soda cáustica durante por exemplo uma hora, e realizado na presente invenção após uma primeira lavagem com água.[079] The removal of these two lignin fractions leads to a decrease in the need for peracetic acid to obtain a certain degree of lignin removal, see the experimental part and mainly Figures 27 and 28. The removal is an alkaline removal. For example, the removal can be by means of an alkaline treatment at a temperature of 25°C to 70°C, with an initial pH of 12, which can evolve freely during, for example, one hour, or an alkaline extraction at a temperature of 25°C, pH maintained at 12 with addition of caustic soda for for example one hour, and carried out in the present invention after a first wash with water.

[080] A quantidade de ácido peracético necessária para atingir um certo nível de deslignificação é reduzida, como pode ser visto na Figura 26, levando por sua vez a um custo de produção de holocelulose reduzido em relação ao custo do peróxido orgânico. As polpas obtidas após esses tratamentos apresentam propriedades e desempenhos similares, e de composição similar, com base na análise de carboidratos, às observadas para as polpas tratadas em condições que envolvem o uso de ácido peracético (PAA) na quantidade de 2,5 g PAA/fibras g, vide parte experimental e a Figura 29.[080] The amount of peracetic acid required to achieve a certain level of delignification is reduced, as can be seen in Figure 26, leading in turn to a reduced production cost of holocellulose in relation to the cost of organic peroxide. The pulps obtained after these treatments present similar properties and performances, and of similar composition, based on the analysis of carbohydrates, to those observed for the pulps treated under conditions that involve the use of peracetic acid (PAA) in the amount of 2.5 g PAA /g fibers, see experimental part and Figure 29.

[081] De acordo com uma variante adicional, é possível combinar o método com carregamento contínuo de peróxido orgânico e dividir a reação do ácido peracético em duas reações separadas pela etapa alcalina, que pode ser uma etapa de extração, isto é, um tratamento alcalino intermediário a, por exemplo, 70°C, por exemplo pH 12 a 10 e durante 1 a 3 horas. O consumo de ácido peracético pode atingir então o valor de 1,1 g/g. Essas duas ideias juntas levaram a um consumo de 0,7 g por g de madeira.[081] According to an additional variant, it is possible to combine the method with continuous loading of organic peroxide and divide the peracetic acid reaction into two reactions separated by the alkaline step, which can be an extraction step, that is, an alkaline treatment. intermediate at, for example, 70°C, for example pH 12 to 10 and for 1 to 3 hours. The consumption of peracetic acid can then reach the value of 1.1 g/g. These two ideas together led to a consumption of 0.7 g per g of wood.

[082] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, um método para produzir um agente de resistência de papel é fornecido. O método compreende as etapas descritas acima para produzir fibras de holocelulose seja por injeção contínua de ácido peracético e/ou incluindo uma etapa de tratamento alcalino entre as etapas de tratamento com ácido peracético. As fibras de holocelulose produzidas podem ser opcionalmente microfibriladas, como será descrito mais detalhadamente abaixo, para fornecer nanofibrilas de holocelulose (CNF). As fibras de holocelulose ou nanofibrilas de holocelulose produzidas são subsequentemente secas. Na etapa final, as fibras de holocelulose secas ou as nanofibrilas de holocelulose são desagregadas. O agente de resistência de papel produzido por tal método fornece um papel surpreendentemente forte, enquanto as propriedades de desaguamento não são afetadas negativamente.[082] In accordance with a further aspect of the present invention, a method for producing a paper strength agent is provided. The method comprises the steps described above for producing holocellulose fibers either by continuous injection of peracetic acid and/or by including an alkali treatment step between the peracetic acid treatment steps. The holocellulose fibers produced may optionally be microfibrillated, as will be described in more detail below, to provide holocellulose nanofibrils (CNF). The holocellulose fibers or holocellulose nanofibrils produced are subsequently dried. In the final step, the dried holocellulose fibers or holocellulose nanofibrils are de-aggregated. The paper strength agent produced by such a method provides surprisingly strong paper, while the dewatering properties are not adversely affected.

[083] Além dos métodos descritos acima, os inventores da presente invenção descobriram um processo de fabricação de papel econômico e eficiente que fornece resistência do papel aprimorada enquanto o desaguamento durante o processo de fabricação de papel não é substancialmente afetado negativamente. No processo é preparada uma pasta de fabricação de papel que compreende uma lama de polpa aquosa compreendendo fibras celulósicas e tendo uma consistência de fibra de 0,1 a[083] In addition to the methods described above, the inventors of the present invention have discovered an economical and efficient papermaking process that provides improved paper strength while dewatering during the papermaking process is not substantially adversely affected. In the process, a papermaking pulp is prepared which comprises an aqueous pulp slurry comprising cellulosic fibers and having a fiber consistency of 0.1 to

40% em peso, com base no peso da pasta. Por consistência de fibra entende-se o teor seco de fibras celulósicas numa lama de polpa aquosa.40% by weight, based on the weight of the paste. By fiber consistency is meant the dry content of cellulosic fibers in an aqueous pulp slurry.

[084] De acordo com a presente invenção, as fibras celulósicas compreendem ou consistem de fibras de holocelulose à base de madeira. As fibras de holocelulose à base de madeira são produzidas tratando uma matéria- prima à base de madeira com um peróxido orgânico, preferencialmente ácido peracético (PAA). As fibras de holocelulose à base de madeira fornecem papel resistente, enquanto o desaguamento durante o processo de fabricação de papel não é afetado negativamente.[084] In accordance with the present invention, the cellulosic fibers comprise or consist of wood-based holocellulose fibers. Wood-based holocellulose fibers are produced by treating a wood-based raw material with an organic peroxide, preferably peracetic acid (PAA). Wood-based holocellulose fibers provide strong paper, while dewatering during the papermaking process is not adversely affected.

[085] A quantidade de fibras de holocelulose à base de madeira pode ser de 0,5 a 100% em peso, com base no peso seco das fibras celulósicas. Assim, as fibras de holocelulose à base de madeira podem ser usadas como um constituinte, isto é, um aditivo na lama de polpa compreendendo as fibras celulósicas ou as fibras de holocelulose à base de madeira podem constituir as fibras celulósicas da lama de polpa aquosa. Ao usar as fibras de holocelulose como aditivo na lama de polpa, a resistência do papel é aprimorada enquanto a drenagem não é afetada negativamente, através do qual um processo eficiente em termos de energia pode ser obtido.[085] The amount of wood-based holocellulose fibers can be from 0.5 to 100% by weight, based on the dry weight of the cellulosic fibers. Thus, the wood-based holocellulose fibers can be used as a constituent, i.e. an additive, in the pulp slurry comprising the cellulosic fibers or the wood-based holocellulose fibers can make up the cellulosic fibers of the aqueous pulp slurry. By using the holocellulose fibers as an additive in the pulp slurry, the strength of the paper is improved while the drainage is not adversely affected, through which an energy efficient process can be achieved.

[086] “Papel” usado neste contexto refere-se a um material feito de polpa, o qual compreende fibras celulósicas. O papel é fabricado a partir de uma lama aquosa compreendendo fibras celulósicas pela prensagem das fibras úmidas juntas e, em seguida, desaguando e/ou secando as fibras dentro de um material fino e flexível. O papel pode ser um produto de camada única ou pode conter várias camadas. Por papel também se entende igualmente, por exemplo, papel de impressão, lenço de papel, papel de filtro, papel cartão e/ou papelão, incluindo placa de fibras corrugada. Papel cartão, papelão, ou cartão para embalagem é um produto de papelão feito de uma polpa e pode ser feito de várias camadas de papel. A placa de fibras corrugado está incluída na definição de papel cartão/papelão e refere-se a um material que compreende folhas caneladas corrugadas e uma ou mais camadas de forro plano.[086] "Paper" used in this context refers to a material made from pulp, which comprises cellulosic fibers. Paper is manufactured from an aqueous slurry comprising cellulosic fibers by pressing the wet fibers together and then dewatering and/or drying the fibers into a thin, flexible material. The paper can be a single-layer product or it can contain multiple layers. By paper it is also understood, for example, printing paper, tissue paper, filter paper, paperboard and/or cardboard, including corrugated fiberboard. Cardboard, cardboard, or packaging paper is a cardboard product made from a pulp and can be made from several layers of paper. Corrugated fiberboard is included in the definition of paperboard/cardboard and refers to a material comprising corrugated sheets and one or more layers of flat backing.

[087] Por lenço de papel entende-se um papel muito fino ou leve frequentemente produzido com uma máquina de papel compreendendo um cilindro de secagem aquecido a vapor (cilindro yankee) ou por secagem ao ar (TAD) do lenço de papel. O lenço de papel tem frequentemente uma boa capacidade de absorção, por exemplo de cerca de 1 g de líquido/1 g de fibra, mas pode ser maior ou menor dependendo da qualidade do lenço de papel.[087] Tissue paper is a very thin or light paper often produced with a paper machine comprising a steam-heated drying cylinder (yankee cylinder) or air drying (TAD) of the tissue. Tissue paper often has a good absorbency, for example about 1 g liquid/1 g fiber, but may be higher or lower depending on the quality of the tissue paper.

[088] Geralmente, fibras celulósicas podem ser fibras provenientes de polpa não branqueada ou branqueada compreendendo uma polpa selecionada a partir de uma polpa kraft, soda, sulfito, mecânica, uma polpa termomecânica (TMP), uma polpa semiquímica (por exemplo, polpa semiquímica de sulfito neutro; NSSC), uma polpa reciclada ou uma polpa quimo-termomecânica (CTMP), ou misturas das mesmas. As fibras celulósicas também incluem as fibras de holocelulose. A polpa reciclada pode ser, por exemplo, papelão/container corrugados (OCC) velhos. A matéria-prima para as polpas pode ser à base de madeira macia, madeira dura ou fibras recicladas. As espécies de árvores de madeira macia podem ser, por exemplo, mas não estão limitadas a: piceas, pinheiros, abetos, lariços, cedros e cicutas. Exemplos de espécies de madeira dura a partir das quais a polpa útil como material de partida na presente invenção pode ser derivada incluem, mas não estão limitados a: bétula, carvalho, choupo, faia, eucalipto, acácia, bordo, amieiro, choupo, árvores de goma e gmelina. Preferencialmente, a matéria-prima compreende principalmente madeira macia. A matéria-prima pode compreender uma mistura de diferentes madeiras macias, por exemplo, pinheiro e picea. A matéria-prima também pode ser uma matéria-prima não-lenhosa, como bambu e bagaço. A matéria-prima também pode ser uma mistura de pelo menos duas madeiras macias, duras e/ou não madeiras.[088] Generally, cellulosic fibers can be fibers from unbleached or bleached pulp comprising a pulp selected from a kraft, soda, sulfite, mechanical pulp, a thermomechanical pulp (TMP), a semi-chemical pulp (e.g. semi-chemical pulp) of neutral sulfite; NSSC), a recycled pulp or a chemo-thermomechanical pulp (CTMP), or mixtures thereof. Cellulosic fibers also include holocellulose fibers. The recycled pulp can be, for example, old corrugated cardboard/container (OCC). The raw material for the pulps can be based on softwood, hardwood or recycled fibers. Softwood tree species can be, for example, but are not limited to: spruce, pine, spruce, larch, cedar and hemlock. Examples of hardwood species from which the pulp useful as a starting material in the present invention may be derived include, but are not limited to: birch, oak, poplar, beech, eucalyptus, acacia, maple, alder, poplar, trees of gum and gmelina. Preferably, the raw material mainly comprises softwood. The raw material may comprise a mixture of different softwoods, for example pine and spruce. The raw material can also be a non-woody raw material such as bamboo and bagasse. The raw material can also be a mixture of at least two softwoods, hardwoods and/or non-woods.

[089] Nanofibrila de celulose (CNF) neste pedido é algumas vezes referida na literatura pelos termos celulose nanofibrilada (NFC), celulose nanofibrilar (NFC), celulose microfibrilada (MFC), celulose microfibrilar (MFC), microfibrila de celulose (CMF) e nanofibra de celulose (CNF). Esses termos são igualmente usados e descrevem nanofibrilas de celulose produzidas por tratamento mecânico de materiais à base de plantas/madeira e podem ser combinados com etapas de pré-tratamento químico ou enzimático. O tratamento mecânico inclui microfibrilação mecânica de fibras e pode ser realizada, por exemplo, homogeneizadores de alta pressão ou ultrassônicos, trituradores ou microfluidizadores, que expõem as fibras a altas forças de cisalhamento. Desta forma, as fibras são rasgadas em nanofibrilas. Geralmente, as nanofibrilas de celulose são compostas de pelo menos uma fibrila elementar contendo cristalino, paracristalino e regiões amorfas, com relação de aspecto geralmente maior do que 10, que podem conter divisões longitudinais, emaranhamento entre partículas ou estruturas em rede. A relação de aspecto refere-se à razão das dimensões mais longas para as mais curtas. As dimensões são tipicamente 3-100 nm em seção transversal e tipicamente até 100 μm em comprimento. Nanofibrilas de celulose produzidas a partir de fontes de plantas por processos mecânicos geralmente contêm hemicelulose e, em alguns casos, lignina. Algumas nanofibrilas de celulose podem ter grupos funcionais em sua superfície como um resultado do processo de fabricação. O termo nanofibra de celulose tem sido usado para descrever nanofibrilas de celulose de fontes bacterianas. A nanofibrila de celulose pode ser definida de acordo com ISO/TS 20477:2017(en).[089] Cellulose nanofibril (CNF) in this application is sometimes referred to in the literature by the terms nanofibrillated cellulose (NFC), nanofibrillary cellulose (NFC), microfibrillated cellulose (MFC), microfibrillary cellulose (MFC), cellulose microfibril (CMF) and Cellulose nanofiber (CNF). These terms are similarly used and describe cellulose nanofibrils produced by mechanical treatment of plant/wood-based materials and may be combined with chemical or enzymatic pre-treatment steps. Mechanical treatment includes mechanical microfibrillation of fibers and can be performed, for example, by high pressure or ultrasonic homogenizers, crushers or microfluidizers, which expose the fibers to high shear forces. In this way, the fibers are torn into nanofibrils. Generally, cellulose nanofibrils are composed of at least one elemental fibril containing crystalline, paracrystalline and amorphous regions, with an aspect ratio generally greater than 10, which may contain longitudinal divisions, entanglement between particles or network structures. Aspect ratio refers to the ratio of the longest to the shortest dimensions. Dimensions are typically 3-100 nm in cross section and typically up to 100 μm in length. Cellulose nanofibrils produced from plant sources by mechanical processes usually contain hemicellulose and, in some cases, lignin. Some cellulose nanofibrils may have functional groups on their surface as a result of the manufacturing process. The term cellulose nanofiber has been used to describe cellulose nanofibrils from bacterial sources. Cellulose nanofibril can be defined according to ISO/TS 20477:2017(en).

[090] No processo da presente invenção, a etapa de preparação da pasta de fabricação de papel pode compreender uma etapa de adição à lama aquosa de um aditivo, batendo e/ou refinando uma lama aquosa. De acordo com uma variante, o aditivo pode compreender um CNF de holocelulose, isto é, nanofibrilas de celulose produzidas a partir de fibras de holocelulose. Desse modo, propriedades de resistência aprimoradas adicionais podem ser obtidas enquanto o desaguamento não é prejudicado. O CNF de holocelulose pode ser adicionado em uma quantidade de 0,1 a 10% em peso, ou de 0,5 a 5% em peso, com base no peso seco da pasta.[090] In the process of the present invention, the step of preparing the papermaking pulp may comprise a step of adding an additive to the aqueous slurry, beating and/or refining an aqueous slurry. In one embodiment, the additive may comprise a holocellulose CNF, i.e. cellulose nanofibrils produced from holocellulose fibers. In this way, additional improved strength properties can be obtained while dewatering is not impaired. The holocellulose CNF can be added in an amount of 0.1 to 10% by weight, or 0.5 to 5% by weight, based on the dry weight of the pulp.

[091] Holocelulose é a fração total de celulose e hemicelulose da madeira e perfazem 65 a 75% em peso do peso das fibras. A holocelulose é obtida removendo os extrativos e a lignina a partir do material de madeira natural original, por meio do qual as fibras de holocelulose são obtidas. As fibras de holocelulose são, portanto, fibras celulósicas. A holocelulose na presente invenção é à base de madeira e pode ser produzida deslignificando a madeira com ácido-clorito ou ácido peracético (PAA). Holocelulose pode ser usada para produzir nanofibrilas de celulose (CNF) e, portanto, por CNF de holocelulose significa nanofibrilas de celulose produzidas a partir de holocelulose. Ao contrário de outras fibras com menor teor de hemicelulose, por exemplo, fibras tratadas com álcali, a secagem da fibra não parece afetar a etapa de nanofibrilação subsequente. Mais ainda, os filmes produzidos a partir de CNF de holocelulose apresentam excelentes propriedades mecânicas. Ao usar fibras de holocelulose à base de madeira, as propriedades de resistência do papel produzido podem ser aprimoradas, enquanto as propriedades de desaguamento não são prejudicadas, o que é uma vantagem significativa no processo de fabricação de papel.[091] Holocellulose is the total fraction of cellulose and hemicellulose in wood and makes up 65 to 75% by weight of the fiber weight. Holocellulose is obtained by removing extractives and lignin from the original natural wood material, whereby holocellulose fibers are obtained. Holocellulose fibers are therefore cellulosic fibers. The holocellulose in the present invention is wood-based and can be produced by deligning wood with acid-chlorite or peracetic acid (PAA). Holocellulose can be used to produce cellulose nanofibrils (CNF) and hence by holocellulose CNF means cellulose nanofibrils produced from holocellulose. Unlike other fibers with lower hemicellulose content, for example, alkali treated fibers, fiber drying does not appear to affect the subsequent nanofibrillation step. Furthermore, films produced from holocellulose CNF exhibit excellent mechanical properties. By using wood-based holocellulose fibers, the strength properties of the produced paper can be improved while the dewatering properties are not impaired, which is a significant advantage in the papermaking process.

[092] O processo para a produção de papel geralmente compreende as etapas de preparação de pasta, alimentando a pasta que compreende uma lama aquosa de fibras celulósicas a uma seção de formação da máquina de papel para formar uma teia e desaguar a teia. A preparação de pasta pode incluir uma etapa de adição de diferentes aditivos a uma polpa que compreende fibras celulósicas. Além disso, a polpa é frequentemente tratada mecanicamente por refinamento e/ou batimento. Na etapa de preparação de pasta, diferentes polpas podem ser misturadas para formar uma lama de polpa aquosa adequada para uso na máquina de papel. As fibras celulósicas compreendem ou consistem em fibras de holocelulose produzidas pelo tratamento de uma matéria-prima à base de madeira com um peróxido orgânico. O peróxido orgânico pode ser ácido peracético. O ácido peracético tem a vantagem de ser seletivo, mas não oxida muitos carboidratos. A quantidade de fibras de holocelulose à base de madeira é de 0,5 a 100% em peso ou de 0,5 a 80% em peso ou de 2 a 60% em peso ou de 4 a 55% em peso, com base no peso total das fibras celulósicas. De acordo com uma variante, a quantidade de fibras de holocelulose à base de madeira é de 25 a 50% em peso das fibras celulósicas.[092] The process for producing paper generally comprises the steps of pulp preparation, feeding the pulp comprising an aqueous slurry of cellulosic fibers to a forming section of the paper machine to form a web and dewatering the web. The pulp preparation may include a step of adding different additives to a pulp comprising cellulosic fibers. In addition, the pulp is often mechanically treated by refining and/or beating. In the pulp preparation step, different pulps can be mixed to form an aqueous pulp slurry suitable for use in the paper machine. Cellulosic fibers comprise or consist of holocellulose fibers produced by treating a wood-based raw material with an organic peroxide. The organic peroxide may be peracetic acid. Peracetic acid has the advantage of being selective, but it does not oxidize many carbohydrates. The amount of wood-based holocellulose fibers is from 0.5 to 100% by weight or from 0.5 to 80% by weight or from 2 to 60% by weight or from 4 to 55% by weight, based on the total weight of cellulosic fibers. In one embodiment, the amount of wood-based holocellulose fibers is from 25 to 50% by weight of the cellulosic fibers.

[093] Após a pasta compreendendo uma lama de polpa aquosa ser preparada, é fornecida a uma tela da seção de formação onde uma teia é formada. O desaguamento é um procedimento pelo qual a água é removida de uma teia de polpa úmida. O desaguamento pode ser realizado mecanicamente durante a formação da teia em um fio, por exemplo, por meio de pressão, vácuo ou forças centrífugas. O desaguamento também pode ser realizado parcialmente em uma seção de prensagem de uma máquina de papel por meio de forças mecânicas, por exemplo, por meio de prensagem. Após o desaguamento em uma tela e/ou em uma seção de prensagem, a teia pode ser encaminhada para uma seção de secagem, na qual a água/umidade remanescente na teia é evaporada por meio de calor, também chamado de desaguamento térmico. A seção de secagem pode ser projetada de maneiras diferentes e pode compreender, por exemplo, secador de múltiplos cilindros, secagem de cilindro yankee, secagem direta ou equipamento de secagem flash.[093] After the slurry comprising an aqueous pulp slurry is prepared, it is fed to a screen forming section where a web is formed. Dewatering is a procedure by which water is removed from a web of wet pulp. Dewatering can be carried out mechanically during web formation in a yarn, for example by means of pressure, vacuum or centrifugal forces. Dewatering can also be carried out partially in a press section of a paper machine by means of mechanical forces, for example by pressing. After dewatering on a screen and/or a pressing section, the web can be routed to a drying section, where the water/moisture remaining in the web is evaporated by heat, also called thermal dewatering. The drying section can be designed in different ways and may comprise, for example, multi-cylinder dryer, Yankee cylinder drying, direct drying or flash drying equipment.

[094] Por teor de umidade entende-se o teor de água do material expresso em % em peso e com base no peso total do material.[094] Moisture content means the water content of the material expressed in % by weight and based on the total weight of the material.

[095] A fim de aumentar a resistência do papel, existem vários grupos diferentes de aditivos adequados como auxiliares de resistência secos, incluindo, mas não se limitando a, materiais nanocelulósicos, tais como celulose microfibrilar, nanofibrilas de celulose, filamentos de celulose, celulose nanocristalina, finos ou enriquecidos com finos - polpas incluindo CNF de holocelulose e de preferência holocelulose à base de madeira CNF, amido carregado ou não carregado, tal como amido catiônico, derivados de goma, copolímeros sintéticos com acrilamida, tal como ácido acrílico, vinil piridina, 2- aminoetil metacrilato, cloreto de dialil-dimetil amônio, dimetilamino- propilacrilamida, diamina etil acrilato, estireno e poliacrilamidas glioxalatadas. O último grupo também é adequadamente copolimerizado com monômeros catiônicos. Pelo uso de amido catiônico como um aditivo junto com as fibras de holocelulose, efeitos sinérgicos na melhoria da resistência podem ser obtidos com baixos níveis de adição de amido. O amido catiônico pode ser adicionado em uma quantidade inferior a 10% em peso, por exemplo, de 0,5 a 5% em peso, ou de 0,8 a 3% em peso, com base no peso seco da pasta. Podem ser obtidos efeitos especialmente vantajosos se as fibras celulósicas puderem compreender fibras de holocelulose de 0,5 a 80% em peso ou de 2 a 60% em peso ou de 4 a 55% em peso ou de 20 a 30% em peso.[095] In order to increase paper strength, there are several different groups of additives suitable as dry strength aids, including, but not limited to, nanocellulosic materials such as microfibrillary cellulose, cellulose nanofibrils, cellulose filaments, cellulose nanocrystalline, fines or enriched with fines - pulps including holocellulose CNF and preferably wood-based holocellulose CNF, charged or uncharged starch such as cationic starch, gum derivatives, synthetic copolymers with acrylamide such as acrylic acid, vinyl pyridine , 2-aminoethyl methacrylate, diallyl dimethyl ammonium chloride, dimethylaminopropylacrylamide, diamine ethyl acrylate, styrene and glyoxalated polyacrylamides. The latter group is also suitably copolymerized with cationic monomers. By using cationic starch as an additive along with holocellulose fibers, synergistic strength-enhancing effects can be obtained with low levels of starch addition. The cationic starch may be added in an amount of less than 10% by weight, for example from 0.5 to 5% by weight, or from 0.8 to 3% by weight, based on the dry weight of the pulp. Especially advantageous effects can be obtained if the cellulosic fibers can comprise holocellulose fibers from 0.5 to 80% by weight or from 2 to 60% by weight or from 4 to 55% by weight or from 20 to 30% by weight.

[096] Os aditivos referidos como agentes de resistência úmidos ou resinas, tais como resinas de ureia-formaldeído, resinas de melamina-formaldeído ou resinas de poliamida-amina-epicloro-hidrina, também são úteis para aumentar a resistência a seco das fibras. Tais auxiliares de resistência secos ou resinas de resistência úmidas são adequadamente adicionados à lama de polpa durante a produção de papel, através do qual a resistência do produto final de papel ou cartão pode ser aprimorada. Os agentes de retenção também podem ser usados, sozinhos ou em combinação. Os agentes de retenção podem ser escolhidos de poliacrilamida (PAM), que pode ser catiônica (CPAM), polietilenoimina (PEI), sílica coloidal (CS), que pode ser carregada negativamente, bentonita e combinações das mesmas. O auxiliar de retenção pode ser adicionado em uma quantidade total de cerca de 1 a 50000 g/ton, por exemplo, em uma quantidade de 100-5000 g/ton, com base no peso da pasta.[096] Additives referred to as wet strength agents or resins, such as urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, or polyamide-amine-epichlorohydrin resins, are also useful for increasing the dry strength of fibers. Such dry strength aids or wet strength resins are suitably added to the pulp slurry during paper production, whereby the strength of the final paper or board product can be improved. Retention agents can also be used, alone or in combination. Retention agents can be chosen from polyacrylamide (PAM), which can be cationic (CPAM), polyethyleneimine (PEI), colloidal silica (CS), which can be negatively charged, bentonite and combinations thereof. The retention aid may be added in a total amount of from about 1 to 50,000 g/ton, for example, in an amount of 100-5000 g/ton, based on the weight of the pulp.

[097] Vantagens adicionais e características da presente invenção são descritas nos exemplos a seguir, os quais não devem ser considerados como limitantes do escopo da presente invenção. Exemplos[097] Additional advantages and characteristics of the present invention are described in the following examples, which should not be considered as limiting the scope of the present invention. Examples

[098] Os efeitos e vantagens adicionais obtidos pela presente invenção são ilustrados na parte experimental da descrição abaixo. O efeito da adição de fibras de holocelulose ou CNF, que foram tratadas com ácido peracético (PAA), como um agente de resistência seco em folhas de laboratório foi investigado. As fibras de holocelulose tratadas com PAA foram referidas como fibras de PAA e as nanofibrilas de celulose tratadas com PAA foram referidas como PAA CNF. O efeito dos agentes de resistência no desaguamento do fio na formadora de folhas e as propriedades de tração das folhas finais foram estudadas. Materiais[098] Additional effects and advantages obtained by the present invention are illustrated in the experimental part of the description below. The effect of adding holocellulose fibers or CNF, which were treated with peracetic acid (PAA), as a dry strength agent on laboratory sheets was investigated. PAA-treated holocellulose fibers were referred to as PAA fibers and PAA-treated cellulose nanofibrils were referred to as PAA CNF. The effect of strength agents on yarn dewatering in the sheet former and the tensile properties of the final sheets were studied. materials

[099] Tabela 1. Os materiais e produtos químicos usados no estudo.[099] Table 1. Materials and chemicals used in the study.

Descrição Produto Empresa Kraft branqueado de fibra longa Södra green não refinada (SBK) Södra Fibra reciclada (RF) - DS Smith Fibra de ácido peracético (PAA) RISE InnventiaDescription Product Company Bleached softwood kraft Södra green unrefined (SBK) Södra Recycled fiber (RF) - DS Smith Peracetic acid fiber (PAA) RISE Innventia

(Bétula) AB Nanofibrilas de celulose PAA RISE Innventia (CNF, Bétula) AB RISE Innventia Microfibrilas de celulose (CMF) Geração 1, piloto AB Amido catiônico (CS) Amylofax pw Avebe Poliacrilamida catiônica (CPAM) Fennopol KF430T Kemira Sílica Fennosil 900 Kemira Bentonita Hydrocol OM Axchem(Birch) AB Cellulose Nanofibrils PAA RISE Innventia (CNF, Birch) AB RISE Innventia Cellulose Microfibrils (CMF) Generation 1, Pilot AB Cationic Starch (CS) Amylofax pw Avebe Cationic Polyacrylamide (CPAM) Fennopol KF430T Kemira Silica Fennosil 900 Kemira Bentonite Hydrocol OM Axchem

[100] O kraft branqueado de madeira macia não refinada (SBK, Södra green) foi desagregado de acordo com ISO 5263-1 como válido na data de prioridade do presente pedido. O SBK foi refinado para dois níveis com 200 e 400 kWh/ton usando um refinador de laboratório Voith (segmento 3 a 1,0 a 60) e os valores Schopper-Riegler foram 24 e 63, respectivamente.[100] Bleached unrefined softwood kraft (SBK, Södra green) was shredded in accordance with ISO 5263-1 as valid on the priority date of this application. The SBK was refined to two levels at 200 and 400 kWh/ton using a Voith laboratory refiner (segment 3 at 1.0 at 60) and the Schopper-Riegler values were 24 and 63, respectively.

[101] A polpa reciclada foi preparada ao desagregar test liner (DS Smith) de acordo com ISO 5263-1 e continha 14% em peso de enchimento. Dois conjuntos separados de experimentos foram realizados, um usando a polpa desagregada em sua forma original e o segundo onde a polpa foi lavada a fim de remover o enchimento e o lixo aniônico da polpa. As fibras recicladas desagregadas foram lavadas ao 1) ajustar da suspensão a pH 2 com ácido clorídrico (HCl), após 30 min a suspensão foi filtrada (tela de 100 µm) 2) lavar com 10 L de água ácida (HCl, pH 2) 3) lavar com água desionizada até a condutividade no filtrado ser inferior a 5 µS/cm 4) ajustar a concentração de carbonato de sódio (Na2CO3) para 0,001 M 5) após 10 min, a suspensão foi ajustada para pH 9 com hidróxido de sódio (NaOH) 6) após 30 min, a polpa foi lavada com água desionizada até que a condutividade no filtrado fosse inferior a 5 µS/cm. O teor de enchimento na polpa reciclada lavada era de 3,6% em peso.[101] The recycled pulp was prepared by stripping test liner (DS Smith) according to ISO 5263-1 and contained 14 wt% filler. Two separate sets of experiments were carried out, one using the de-aggregated pulp in its original form and the second where the pulp was washed in order to remove the filler and anionic waste from the pulp. The broken down recycled fibers were washed by 1) adjusting the suspension to pH 2 with hydrochloric acid (HCl), after 30 min the suspension was filtered (100 µm screen) 2) washing with 10 L of acidic water (HCl, pH 2) 3) wash with deionized water until the conductivity in the filtrate is less than 5 µS/cm 4) adjust the concentration of sodium carbonate (Na2CO3) to 0.001 M 5) after 10 min, the suspension was adjusted to pH 9 with sodium hydroxide (NaOH) 6) after 30 min, the pulp was washed with deionized water until the conductivity in the filtrate was less than 5 µS/cm. The filler content in the washed recycled pulp was 3.6% by weight.

[102] As fibras de holocelulose foram produzidas com o tratamento com ácido peracético (PAA) com duas etapas de pré-tratamento, uma etapa de deslignificação e uma etapa de lavagem. As fibras são referidas na presente invenção como fibras PAA. Na primeira etapa de pré-tratamento, os cavacos de madeira (Bétula, 35 g) foram embebidos em água e colocados sob vácuo até não flutuarem mais. Posteriormente, as fibras cortadas foram tratadas com uma solução de acetona/água para remover os extrativos. Na segunda etapa de pré- tratamento, as fibras foram adicionadas a uma solução de ácido dietilenotriaminopentaacético (0,3% em peso)/sulfito de sódio (4% em peso) (pH, 6, 85ᵒC) e deixadas reagir por 1 h em atmosfera de nitrogênio. A solução foi resfriada e filtrada, e esta etapa foi repetida até a condutividade ser inferior a 5 µS. Na etapa de deslignificação, os cavacos de madeira foram imersos em 800 mL de solução de PAA a 10% ajustada para pH 4,8 com NaOH. A suspensão foi aquecida a 85 ᵒC e deixada reagir por 1 hora. Para interromper a reação, a suspensão foi resfriada e filtrada. A etapa de deslignificação com PAA foi repetida três vezes antes de diluir as fibras com 5000 revoluções. Na etapa de lavagem, a suspensão de polpa foi ajustada para pH 12 com NaOH, após duas horas a polpa foi lavada com água desionizada até a condutividade ser inferior a 5 µS, biocida de izotiazolina (0,2 mL/L) foi adicionado à suspensão de polpa. A quantidade total de PAA usada foi 2,08 - 2,03 g PAA/g de madeira, isto é, mais de 2 g PAA/g de madeira.[102] Holocellulose fibers were produced with peracetic acid (PAA) treatment with two pretreatment steps, a delignification step and a washing step. The fibers are referred to in the present invention as PAA fibers. In the first pre-treatment step, the wood chips (Birch, 35 g) were soaked in water and placed under vacuum until they no longer float. Subsequently, the chopped fibers were treated with an acetone/water solution to remove the extractives. In the second pre-treatment step, the fibers were added to a solution of diethylenetriaminepentaacetic acid (0.3% by weight)/sodium sulfite (4% by weight) (pH, 6.85ᵒC) and allowed to react for 1 h in nitrogen atmosphere. The solution was cooled and filtered, and this step was repeated until the conductivity was less than 5 µS. In the delignification step, the wood chips were immersed in 800 mL of 10% PAA solution adjusted to pH 4.8 with NaOH. The suspension was heated to 85 °C and allowed to react for 1 hour. To stop the reaction, the suspension was cooled and filtered. The PAA delignification step was repeated three times before thinning the fibers with 5000 revolutions. In the washing step, the pulp suspension was adjusted to pH 12 with NaOH, after two hours the pulp was washed with deionized water until the conductivity was less than 5 µS, izothiazoline biocide (0.2 mL/L) was added to the pulp suspension. The total amount of PAA used was 2.08 - 2.03 g PAA/g wood, ie more than 2 g PAA/g wood.

[103] A holocelulose PAA CNF foi produzida homogeneizando as fibras de holocelulose PAA nunca secas (3,3% em peso) com homogeneizador (M-110 EH, Microfluidics) a 1700 bar e uma passagem através da câmara de 200 µm e 100 µm a 1700 bar. As fibras de PAA foram prontamente fibriladas e nenhum pré- tratamento das fibras foi necessário. O mesmo procedimento de homogeneização foi usado para produzir PAA CNF a partir de fibras de PAA secas.[103] PAA CNF holocellulose was produced by homogenizing the never-dried PAA holocellulose fibers (3.3% by weight) with a homogenizer (M-110 EH, Microfluidics) at 1700 bar and a passage through the chamber of 200 µm and 100 µm at 1700 bar. The PAA fibers were readily fibrillated and no pre-treatment of the fibers was necessary. The same homogenization procedure was used to produce PAA CNF from dried PAA fibers.

As fibras de PAA (30 g, base seca) foram secas em estufa ventilada por 4 h a 90 ᵒC e novamente desagregadas de acordo com a ISO 5263-1.PAA fibers (30 g, dry basis) were dried in a ventilated oven for 4 h at 90 ᵒC and again disaggregated according to ISO 5263-1.

[104] O CMF, referido como RISE Innventia AB geração 1 piloto ou CMF gen1, foi produzido a partir de polpa de madeira macia branqueada com sulfito nunca seca que foi pré-tratada por refinamento duas vezes com uma etapa de tratamento enzimático (FiberCare®, Novozymes, Dinamarca) intermediária. A polpa pré-tratada foi homogeneizada com uma passagem por um homogeneizador piloto (GEA, Ariete NS3034, Niro Soavi) a 1200 bar. Métodos[104] CMF, referred to as RISE Innventia AB generation 1 pilot or CMF gen1, was produced from never-dry, sulfite-bleached softwood pulp that was pre-treated by refining twice with an enzyme treatment step (FiberCare® , Novozymes, Denmark) intermediate. The pre-treated pulp was homogenized by passing through a pilot homogenizer (GEA, Ariete NS3034, Niro Soavi) at 1200 bar. methods

[105] Este estudo foi dividido em duas partes com diferentes misturas de insumos. Na primeira parte foram produzidas folhas de laboratório com SBK, a gramatura não condicionada era de 100 gsm. Foram investigados os efeitos na capacidade de desaguamento da pasta e nas propriedades físicas das folhas com adição de fibra PAA, PAA CNF, CMF gen1, CS ou refinamento da polpa.[105] This study was divided into two parts with different mixtures of inputs. In the first part, laboratory sheets were produced with SBK, the unconditioned weight was 100 gsm. The effects on the dewatering capacity of the pulp and on the physical properties of the sheets were investigated with the addition of fiber PAA, PAA CNF, CMF gen1, CS or pulp refinement.

[106] As folhas de laboratório foram produzidas com um sistema de água branca aberto ou fechado. A retenção de finos e agente de resistência seco adicionado para as folhas de laboratório com sistema de água branca fechado foram controlados pela construção de um equilíbrio na água branca. Para os pontos de teste com SBK e um sistema aberto de água branca, a retenção de finos e agentes de resistência a seco adicionados foi auxiliada pela adição de 500 g/ton CPAM e 600 g/ton sílica.[106] Lab sheets were produced with either an open or closed white water system. The retention of fines and dry strength agent added to the lab sheets with closed white water system were controlled by building a white water balance. For test points with SBK and an open white water system, retention of added fines and dry strength agents was aided by the addition of 500 g/ton CPAM and 600 g/ton silica.

[107] O efeito da secagem da polpa foi investigado, as folhas de laboratório foram produzidas a partir de fibras SBK ou PAA não refinadas que foram secas e desagregadas. As folhas de laboratório com SBK foram produzidas a partir da polpa que foi seca e desagregada uma vez (OD) ou duas vezes (TD). Folhas de laboratório com fibras de PAA foram produzidas a partir de polpa que nunca foi seca (ND) ou seca uma vez (OD) e desagregada.[107] The effect of pulp drying was investigated, lab sheets were produced from unrefined SBK or PAA fibers that were dried and shredded. Laboratory sheets with SBK were produced from pulp that was dried and shredded once (OD) or twice (TD). Laboratory sheets with PAA fibers were produced from pulp that was either never dried (ND) or dried once (OD) and shredded.

[108] Na segunda parte do estudo, foram produzidas folhas de laboratório com fibra reciclada (RF), também denominada OCC (container corrugado velho), cuja gramatura não condicionada era de 120 gsm. Foram investigados os efeitos no desaguamento do fio e nas propriedades físicas das folhas com adição de fibra PAA, PAA CNF, CMF gen1 ou CS. As folhas de laboratório na segunda parte foram produzidas com um sistema de água branca fechado. As folhas de laboratório foram produzidas com 1) RF lavado com baixo teor de enchimento (3,6% em peso) e sem auxiliar de retenção ou 2) RF desagregado que continha 14% em peso de enchimento, para estes pontos de ensaio foram adicionados 200 g/ton de CPAM e 4000 g/ton de bentonita.[108] In the second part of the study, laboratory sheets were produced with recycled fiber (RF), also called OCC (old corrugated container), whose unconditioned weight was 120 gsm. The effects on yarn dewatering and physical properties of sheets were investigated with the addition of PAA, PAA CNF, CMF gen1 or CS fiber. The lab sheets in the second part were produced with a closed white water system. Lab sheets were produced with either 1) washed RF with low filler content (3.6% by weight) and no retention aid or 2) crumbled RF that contained 14% filler by weight, to these test points were added 200 g/ton of CPAM and 4000 g/ton of bentonite.

[109] O PAA CNF foi produzido pela homogeneização de fibras de PAA nunca secas ou secas e desagregadas. A homogeneização corresponde à microfibrilação mecânica das fibras. O efeito de reforço com adição de PAA CNF produzido a partir de fibras de PAA nunca secas (ND) ou uma vez secas (OD) foi comparado com folhas de laboratório com RF desagregada. Mais ainda, os filmes foram produzidos com 100% PAA CNF (ND), PAA CNF (OD) ou CMF gen1 e suas propriedades de tração foram avaliadas, a gramatura dos filmes foi de 30 gsm. A tabela 2 abaixo mostra um resumo dos pontos de teste no estudo. As folhas foram produzidas com sistema de água branca aberto ou fechado, como explicado a seguir. As propriedades que foram avaliadas, propriedades de tração (tração), formador de folha de desaguamento (DSF), analisador de drenagem dinâmico (DDA) e teste de compressão curta (SCT). O efeito de secar e desagregar fibras foi investigado para SBK, fibra PAA e PAA CNF, em que ND nunca é seco, OD nunca é seco e TD é seco duas vezes. Agente de Nível de Água Auxili Polp Gramat Método/Proprie resistênci adição/Variá branc ar de a ura dades a seco vel a retenç ão Folha de Referênci Fecha SBK 100 Nº laboratório, a do[109] PAA CNF was produced by homogenizing either never-dried or dry and crumbled PAA fibers. Homogenization corresponds to the mechanical microfibrillation of the fibers. The reinforcing effect with addition of PAA CNF produced from never-dried (ND) or once-dried (OD) PAA fibers was compared with RF-disaggregated laboratory sheets. Furthermore, the films were produced with 100% PAA CNF (ND), PAA CNF (OD) or CMF gen1 and their tensile properties were evaluated, the film weight was 30 gsm. Table 2 below shows a summary of the test points in the study. The leaves were produced with an open or closed white water system, as explained below. The properties that were evaluated were tensile (tensile) properties, dewatering sheet former (DSF), dynamic drainage analyzer (DDA) and short compression test (SCT). The effect of drying and unbundling was investigated for SBK, PAA fiber and PAA CNF, where ND is never dry, OD is never dry and TD is twice dried. Water Leveling Agent Auxili Polp Gramat Method/Property Addition Resistance/Variable Whiteness of Dry A ura ities Retention Ability Reference Sheet Closes SBK 100 Laboratory No.

DDA Folha de 2, 5, 25, 50, Fecha Fibra PAA SBK 100 Nº laboratório, 100 % daDDA Sheet of 2, 5, 25, 50, Close Fiber PAA SBK 100 Laboratory number, 100% of

DDA Folha de Fecha PAA CNF 2, 5, 10% SBK 100 Nº laboratório, doDDA Closing Sheet PAA CNF 2, 5, 10% SBK 100 Laboratory No.

DDA Folha de Fecha CMF gen1 2, 5, 10% SBK 100 Nº laboratório, doDDA Closing Sheet CMF gen1 2, 5, 10% SBK 100 Laboratory No.

DDA Folha de Fecha Refinando SR 24 e 63 SBK 100 Nº laboratório, doDDA Refining Closure Sheet SR 24 and 63 SBK 100 Laboratory No.

DDA Abert Folha de CS CS: 0- 5% SBK 100 Sim o laboratório Fibra 25%, CS: 0 a Abert Folha de SBK 100 Sim PAA/CS 5% a laboratório PAA Abert Folha de SBK 100 Sim CNF/CS a laboratório CMF Abert Folha de 5%, CS 0 a 5% SBK 100 Sim gen1/ CS o laboratório PAA CNF 2, 5, 10% SBK 100 Abert Sim Folha de o laboratório,DDA Open CS Sheet CS: 0- 5% SBK 100 Yes the laboratory Fiber 25%, CS: 0 to Open Sheet SBK 100 Yes PAA/CS 5% to laboratory PAA Open Sheet SBK 100 Yes CNF/CS to laboratory CMF Open Sheet of 5%, CS 0 to 5% SBK 100 Yes gen1/ CS the laboratory PAA CNF 2, 5, 10% SBK 100 Open Yes Sheet of the laboratory,

DDA Folha de Abert CMF gen1 2, 5, 10% SBK 100 Sim laboratório, oDDA Open sheet CMF gen1 2, 5, 10% SBK 100 Yes laboratory, the

DDA Abert Folha de - OD/TD SBK 100 o laboratório Fibr Abert Folha de - ND/OD a 100 o laboratórioDDA Abert Sheet of - OD/TD SBK 100 o laboratory Fibr Abert Sheet of - ND/OD to 100 o laboratory

PAA Folha de Referênci Fecha RF 120 Sim laboratório, a doPAA Reference Sheet Closes RF 120 Yes laboratory, from

DDA Folha de Fecha Fibra PAA 10, 25% RF 120 Sim laboratório, doDDA Closure Sheet Fiber PAA 10, 25% RF 120 Yes laboratory, do

DDA Folha de PAA CNF, Fecha 2, 5% RF 120 Sim laboratório, ND doDDA Sheet of PAA CNF, Close 2, 5% RF 120 Yes laboratory, ND do

DDA Folha de PAA CNF, Fecha 2, 5% RF 120 Sim laboratório, OD doDDA Sheet of PAA CNF, Close 2, 5% RF 120 Yes laboratory, OD of

DDA Folha de Fecha CS 0,8 ,1,5% RF 120 Sim laboratório, doDDA Closing Sheet CS 0.8 .1.5% RF 120 Yes laboratory, do

DDA Fecha Folha de CMF gen1 2, 5% RF 120 Sim do laboratório,DDA Close CMF sheet gen1 2, 5% RF 120 Yes from the laboratory,

DDA Folha de PAA CNF/ Fecha RF 120 Sim laboratório, CS doDDA PAA Sheet CNF/ Close RF 120 Yes laboratory, CS do

DDA RF Folha de Fecha Ref lava 120 laboratório, do do DDA RF Folha de Fecha PAA CNF 5% lava 120 laboratório, do do DDA RF Folha de PAA CNF/ Fecha 5/ 1,5% lava 120 laboratório, CS do do DDA PAA CNF, - 30 - FilmeDDA RF Closure Sheet Ref lava 120 laboratory, from the DDA RF Closure Sheet PAA CNF 5% lava 120 laboratory, from the DDA RF PAA Sheet CNF/ Closure 5/ 1.5% lava 120 laboratory, CS from the DDA PAA CNF, - 30 - Film

ND PAA CNF, - 30 - FilmeND PAA CNF, - 30 - Film

OD CMF gen1 - 30 - FilmeOD CMF gen1 - 30 - Film

[110] A estratégia de dosagem:[110] The dosing strategy:

1. Adicionar agente de resistência seco, misturar 30 s1. Add dry strength agent, mix 30s

2. Adicionar CS, misturar 120 s2. Add CS, mix 120 s

3. Adicionar CPAM, misturar 30 s3. Add CPAM, mix 30 s

4. Adicionar micropartícula, misturar 30 s4. Add microparticle, mix 30 s

[111] O agente de resistência seco adicionado foi fibra PAA, PAA CNF ou CMF gen1. A micropartícula adicionada foi sílica para os pontos de teste com SBK e bentonita para os pontos de teste com fibra reciclada. A etapa de dosagem foi aplicada apenas se os pontos de teste contivessem agente de resistência seco,[111] The dry strength agent added was PAA fiber, PAA CNF or CMF gen1. The added microparticle was silica for the SBK test points and bentonite for the recycled fiber test points. The dosing step was applied only if the test points contained dry strength agent,

CS ou auxiliar de retenção. Avaliação das propriedades da polpaCS or retention aid. Evaluation of pulp properties

[112] As seguintes propriedades foram avaliadas para as polpas: • Schopper-Riegler (SR): ISO 5267-1 • Valor de retenção de água (WRV): SCAN- C62:00 • Teor de finos BDDJ <76μm: SCAN-CM 66:05[112] The following properties were evaluated for the pulps: • Schopper-Riegler (SR): ISO 5267-1 • Water retention value (WRV): SCAN- C62:00 • BDDJ fines content <76μm: SCAN-CM 66:05

[113] A distribuição do comprimento da fibra foi medida usando L&W FiberTester. O potencial Z da polpa foi medido com o medidor de Potencial Zeta SZP-10 System (Mütek). Folhas de laboratório[113] Fiber length distribution was measured using L&W FiberTester. The Z potential of the pulp was measured with the Zeta Potential Meter SZP-10 System (Mütek). lab sheets

[114] As folhas de laboratório foram produzidas com dois métodos, formadora de folhas convencional com sistema de água aberto ou fechado. As folhas de laboratório com sistema de água aberto foram produzidas de acordo com a ISO 5269-1. As folhas de laboratório com sistema de água fechado, isto é, água branca com recirculação foram produzidas de acordo com a ISO 5269-3. Uma vantagem de usar um sistema fechado é que a retenção de finos e enchimento pode ser controlada criando um equilíbrio no sistema de água branca. Dez folhas foram preparadas para produzir um equilíbrio de retenção, essas folhas são descartadas e não são usadas no teste de papel. Desaguamento em formador de folha[114] Laboratory sheets were produced with two methods, conventional sheet former with open or closed water system. Open water system lab sheets were produced in accordance with ISO 5269-1. Laboratory sheets with a closed water system, ie white water with recirculation, were produced in accordance with ISO 5269-3. An advantage of using a closed system is that fines retention and filling can be controlled creating a balance in the white water system. Ten sheets have been prepared to produce a retention balance, these sheets are discarded and not used in the paper test. Dewatering in sheet former

[115] O desaguamento no formador de folha foi analisado pelo rastreio da altura do medidor de água com um sensor Ultrassônico, UC500-L2-U-V15 da Pepperl-Fuchs. No método, a velocidade de desaguamento e o tempo de desaguamento de um processo de fabricação de folhas em uma formadora Finlandesa são avaliados. A altura de uma coluna d'água foi medida em tempo real até que toda a água fosse drenada da formadora finlandesa e apenas uma folha de papel fosse deixada no fio. O termo “velocidade de desaguamento” é referido como a velocidade que a suspensão de fibras tem ao escoar do formador de folha, e é medida em [m/s] e leva em consideração todo o tempo que dura o processo de drenagem. Este tempo é referido como "tempo de desaguamento" e medido em segundos e o método é descrito adicionalmente na Dissertação de Mestrado: "The influence of dewatering speed on formation and strength properties of low grammage webs", de Pulgar H, Tysen A, Vomhoff H, Brännvall E.[115] Dewatering in the sheet former was analyzed by tracking the height of the water meter with an Ultrasonic sensor, UC500-L2-U-V15 from Pepperl-Fuchs. In the method, the dewatering speed and dewatering time of a sheet making process in a Finnish former are evaluated. The height of a water column was measured in real time until all the water was drained from the Finnish former and only one sheet of paper was left on the wire. The term “dewatering velocity” is referred to as the velocity that the fiber suspension has when flowing from the sheet former, and is measured in [m/s] and takes into account the entire time that the dewatering process lasts. This time is referred to as "dewatering time" and is measured in seconds and the method is further described in the Master's Thesis: "The influence of dewatering speed on formation and strength properties of low grammage webs", by Pulgar H, Tysen A, Vomhoff H, Brannvall E.

[116] A Figura 1 nos desenhos anexos mostra a mudança na altura do medidor de água em função do tempo durante o processo de desaguamento. O exemplo mostra o desaguamento para cinco folhas de um ponto de teste com sistema de água branca fechado. Folhas no. 1 a 10 foram produzidas apenas para construir um equilíbrio no sistema de água branca e não foram usados para analisar o desaguamento ou avaliar as propriedades finais da folha.[116] Figure 1 in the accompanying drawings shows the change in water gauge height as a function of time during the dewatering process. The example shows dewatering for five sheets from a test point with a closed white water system. leaves no. 1 to 10 were produced only to build balance in the white water system and were not used to analyze dewatering or evaluate final sheet properties.

[117] Não havia nenhum ponto distinto onde a teia pudesse ser considerada completamente desaguada. Portanto, a curva foi dividida em duas partes lineares perto do ponto de inflexão e o tempo de drenagem foi extraído tomando a interceptação entre as linhas de tendência linear, vide Figura 2. O tempo de drenagem para um ponto de teste foi determinado tomando a média de cinco medições. Desaguamento com analisador de drenagem Dinâmico DDA[117] There was no distinct point where the web could be considered completely drained. Therefore, the curve was divided into two linear parts near the inflection point and the drainage time was extracted by taking the intercept between the linear trend lines, see Figure 2. The drainage time for a test point was determined by taking the average of five measurements. Dewatering with DDA Dynamic Drainage Analyzer

[118] O desaguamento foi analisado usando o analisador de drenagem dinâmico (DDA) 5 (Pulpeye). A mesma velocidade de mistura e tempo de contato entre as adições químicas foi usada na produção das folhas de laboratório e na medição de DDA. A consistência da polpa era de 5 g/L o vácuo inicial era de 250 mbar. Propriedades físicas das folhas de papel[118] Dewatering was analyzed using the Dynamic Drainage Analyzer (DDA) 5 (Pulpeye). The same mixing speed and contact time between chemical additions were used in the production of laboratory sheets and in the measurement of DDA. The pulp consistency was 5 g/L the initial vacuum was 250 mbar. Physical properties of sheets of paper

[119] As seguintes propriedades foram avaliadas para as folhas de laboratório: • Gramatura: ISO 536 • Espessura: ISO 534:2011 • Densidade: gramatura ISO 536/espessura ISO 534:2011 • Propriedades de tração: ISO 1924-3 • Teste de compressão curto (SCT): ISO 9895 • Conteúdo de cinzas (525 ᵒC): ISO 1762 Resultados do teste[119] The following properties were evaluated for the lab sheets: • Weight: ISO 536 • Thickness: ISO 534:2011 • Density: weight ISO 536/thickness ISO 534:2011 • Tensile properties: ISO 1924-3 • Test of short compression (SCT): ISO 9895 • Ash content (525 ᵒC): ISO 1762 Test results

[120] A drenabilidade das polpas foi analisada pela medição de Schopper- Riegler (SR) e o grau de entumescimento da fibra foi analisado pela medição do valor de retenção de água das polpas (WRV). O grau de entumescimento da fibra se correlaciona bem com a resistência do papel final. Mais ainda, o grau de entumescimento da fibra afetará a desaguamento por prensa e é conhecido no estado da técnica que um maior WRV se correlaciona com um menor teor de matéria seca após a prensagem úmida. No mesmo nível de drenabilidade, as fibras de PAA apresentaram alto grau de entumescimento de fibra quando comparadas com kraft de madeira macia branqueada não refinada (SBK). O entumescimento de fibra para a polpa SBK poderia ser aprimorado pelo refinamento, mas deterioraria a drenabilidade da polpa, vide Tabela 3. O SBK refinado para SR 63 teve apenas um WRV ligeiramente mais alto em comparação com a polpa refinada para SR 24. Portanto, quando as propriedades finais da folha ou propriedades de desaguamento foram analisadas, a comparação com o batimento foi feita com os pontos de teste contendo SBK refinado a 24.[120] The drainability of the pulps was analyzed by the Schopper-Riegler (SR) measurement and the degree of fiber swelling was analyzed by the measurement of the water retention value of the pulps (WRV). The degree of fiber swelling correlates well with the strength of the final paper. Furthermore, the degree of fiber swelling will affect press dewatering and it is known in the prior art that a higher WRV correlates with a lower dry matter content after wet pressing. At the same level of drainability, PAA fibers showed a high degree of fiber swelling when compared to unrefined bleached softwood (SBK) kraft. Fiber swelling for SBK pulp could be improved by refining but would deteriorate pulp drainability, see Table 3. SBK refined to SR 63 had only a slightly higher WRV compared to pulp refined to SR 24. when the final sheet properties or dewatering properties were analyzed, the beat comparison was made with the test points containing SBK refined at 24.

[121] Deve ser notado que o padrão para WRV (SCAN-C 62:00) é limitado a amostras com fibras de celulose. Portanto, o WRV para as polpas recicladas, os materiais CMF ou CNF não são medidos de acordo com o padrão, o WRV para esses materiais ainda dá uma indicação de como suas propriedades diferem.[121] It should be noted that the standard for WRV (SCAN-C 62:00) is limited to samples with cellulose fibers. Therefore, the WRV for recycled pulps, CMF or CNF materials is not measured according to the standard, the WRV for these materials still gives an indication of how their properties differ.

[122] As polpas foram caracterizadas usando o testador de fibra L&W (Lorentzer & Wettre), que mede o comprimento da fibra, largura, finos (P&S), fator de formato, macrofibrilas e aspereza por análise de imagem. A figura 3 mostra um gráfico da distribuição do comprimento de fibra, comprimento ponderado, medido com L&W fibretester. As fibras de PAA continham 5,5 a 6,8% em peso de finos, que é definido como a fração de partículas com comprimento de 0 a 0,1 mm. As polpas também foram caracterizadas pelo fator de formato, que é uma medida de quão retas as fibras são, um fator de formato maior corresponde a uma fibra mais reta. As fibras de PAA tinham um fator de formato de 96,6%, que pode ser comparado à polpa de madeira macia, que geralmente tem um fator de formato na faixa de 80 a 90% e 85 a 95% para polpas mecânicas.[122] The pulps were characterized using the L&W fiber tester (Lorentzer & Wettre), which measures fiber length, width, fines (P&S), aspect ratio, macrofibrils and roughness by image analysis. Figure 3 shows a graph of fiber length distribution, weighted length, measured with L&W fibretester. PAA fibers contained 5.5 to 6.8% by weight of fines, which is defined as the fraction of particles with a length of 0 to 0.1 mm. The pulps were also characterized by the shape factor, which is a measure of how straight the fibers are, a higher shape factor corresponds to a straighter fiber. PAA fibers had a form factor of 96.6%, which can be compared to softwood pulp, which generally has a form factor in the range of 80 to 90% and 85 to 95% for mechanical pulps.

[123] O PAA CNF apresentou menor conteúdo de finos em comparação ao CMF gen1, mas WRV três vezes maior.[123] PAA CNF had lower fines content compared to CMF gen1, but WRV was three times higher.

[124] A Tabela 3 a seguir mostra que as propriedades da polpa foram caracterizadas pela medição de Schopper-Riegler (SR), valor de retenção de água (WRV), fator de formato Fibertester (FT), teor de finos (FT), conteúdo de finos, frasco de drenagem dinâmica de britt (BDDJ) e teor de enchimento.[124] Table 3 below shows that pulp properties were characterized by measuring Schopper-Riegler (SR), water retention value (WRV), Fibertester format factor (FT), fines content (FT), fines content, britt dynamic drainage bottle (BDDJ) and fill content.

Material SR WRV Fator Kinks, Conteú Conteú Conteúdo de FT do de do de de format finos, finos, enchime o, FT FT BDDJ nto Kinks/m % em % em % % m peso peso SBK não 11,9 0,61 0,89 83,10 6,90 5,17 refinado 3 SBK 23,8 0,33 1,61 86,10 5,20 8,87 Refinado 0Material SR WRV Kinks Factor, Content Content Fine, fine, fill, FT FT BDDJ nto Kinks/m % in % in % % m weight SBK weight not 11.9 0.61 0, 89 83.10 6.90 5.17 Refined 3 SBK 23.8 0.33 1.61 86.10 5.20 8.87 Refined 0

SBK 63,0 0,35 2,00 86,10 7,90 14,42 Refinado 0 Fibra 0,32 reciclada 42 0,99 91,85 26,80 14,00 (RF) RF lavado 1,19 91,90 0,29 23,30 3,60 12,9 0,02 Fibra PAA 1,54 96,60 6,70 3,75 4 PAA CNF 9,42 45,23 CMF gen1 2,96 69,36 Polpa Kraft, desaguamento e propriedades da folha Folhas de laboratório com SBK e sem auxiliar de retençãoSBK 63.0 0.35 2.00 86.10 7.90 14.42 Refined 0 Fiber 0.32 recycled 42 0.99 91.85 26.80 14.00 (RF) Washed RF 1.19 91.90 0.29 23.30 3.60 12.9 0.02 Fiber PAA 1.54 96.60 6.70 3.75 4 PAA CNF 9.42 45.23 CMF gen1 2.96 69.36 Kraft pulp, dewatering and sheet properties Lab sheets with SBK and without retention aid

[125] O desaguamento foi caracterizado pela medição do tempo de drenagem no formador de folhas e com o analisador de drenagem dinâmico (DDA), como descrito acima. Se compararmos os dois métodos que foram usados para medir o desaguamento, fica evidente que o tempo de drenagem foi maior no formador de folhas. Isso pode ser explicado pelo fato de o formador de folhas apresentar maior volume de água drenada (≈10 litros) em relação ao DDA (0,5 L). Deve ser notado que também houve diferenças na gramatura e no vácuo aplicado nos dois métodos. Entretanto, os resultados das medições de desaguamento no formador de folha e com o DDA mostram tendências similares, vide Figura 3 e Figura 4.[125] Dewatering was characterized by measuring the drainage time in the sheet former and with the dynamic drainage analyzer (DDA) as described above. If we compare the two methods that were used to measure dewatering, it is evident that the drainage time was longer in the leaf former. This can be explained by the fact that the leaf former has a greater volume of drained water (≈10 liters) in relation to the DDA (0.5 L). It should be noted that there were also differences in grammage and vacuum applied in the two methods. However, the results of dewatering measurements in the sheet former and with the DDA show similar trends, see Figure 3 and Figure 4.

[126] O tempo de drenagem aumentou rapidamente com a quantidade de partículas de micro ou nanocelulose adicionadas, CMF gen1 ou PAA CNF. Os efeitos negativos no desaguamento com a adição de PAA CNF e CMF gen1 podem ser explicados pelo seu pequeno tamanho, permitindo que sejam redistribuídos pelo fluxo de água na teia de fibra úmida porosa. Há uma probabilidade de que as pequenas partículas fiquem mecanicamente emaranhadas ao passar pelos canais na teia úmida, bloqueando assim os canais e inibindo o fluxo de água através deles. Isso é referido como a “hipótese do ponto de estrangulamento” e um acúmulo de pequenas partículas na teia úmida levará ao aumento da resistência ao desaguamento.[126] Drainage time increased rapidly with the amount of micro or nanocellulose particles added, CMF gen1 or PAA CNF. The negative effects on dewatering with the addition of PAA CNF and CMF gen1 can be explained by their small size, allowing them to be redistributed by the flow of water in the porous wet fiber web. There is a likelihood that the small particles become mechanically entangled as they pass through the channels in the wet web, thus blocking the channels and inhibiting the flow of water through them. This is referred to as the “choke point hypothesis” and an accumulation of small particles in the wet web will lead to increased dewatering resistance.

[127] A adição de fibras de PAA não afetou o desaguamento do fio no formador de folha quando comparado à referência com SBK não refinado. Este achado é corroborado pelo resultado das medidas de drenabilidade Schopper- Riegler, onde as polpas apresentaram valores similares.[127] The addition of PAA fibers did not affect yarn dewatering in the sheet former when compared to the unrefined SBK reference. This finding is corroborated by the result of the Schopper-Riegler drainability measurements, where the pulps presented similar values.

[128] A figura 3 mostra o efeito no tempo de drenagem com adição de fibras PAA, PAA CNF ou CMF gen1 no analisador de drenagem dinâmico (DDA) e no formador de folha (SF) para folhas de laboratório com sistema de água fechado, isto é, água branca de recirculação. A Figura 4 mostra o efeito no tempo de drenagem com adição de PAA CNF ou CMF gen1 no analisador de drenagem dinâmico (DDA) e no formador de folhas (SF) para folhas de laboratório com sistema de água fechado, isto é, água branca de recirculação.[128] Figure 3 shows the effect on drainage time with addition of PAA, PAA CNF or CMF gen1 fibers in the dynamic drainage analyzer (DDA) and sheet former (SF) for laboratory sheets with closed water system, that is, recirculating white water. Figure 4 shows the effect on drainage time with addition of PAA CNF or CMF gen1 on the dynamic drainage analyzer (DDA) and sheet former (SF) for laboratory sheets with a closed water system, i.e. white water from recirculation.

[129] Adicionalmente, a resistência à tração aumentou com o aumento da adição de fibras PAA, PAA CNF e CMF gen1, vide figura 6. Pode-se observar que o desenvolvimento de resistência foi mais eficiente com PAA CNF comparado com as fibras PAA e CMF gen1, isto é, maior resistência à tração em um nível de adição inferior. A Figura 6 mostra a resistência à tração vs a quantidade de fibras PAA, PAA CNF ou CMF gen1 adicionadas para a folha produzida com água branca em recirculação. As barras de erro são o desvio padrão. O ponto de teste com fibra 100% PAA foi feito a partir do segundo lote.[129] Additionally, tensile strength increased with increasing addition of PAA, PAA CNF and CMF gen1 fibers, see figure 6. It can be seen that the development of strength was more efficient with PAA CNF compared to PAA and CMF fibers. CMF gen1, ie higher tensile strength at a lower addition level. Figure 6 shows the tensile strength vs the amount of PAA, PAA CNF or CMF gen1 fibers added to the sheet produced with recirculating white water. Error bars are the standard deviation. The test stitch with 100% PAA fiber was made from the second batch.

[130] Como esperado, o aumento na resistência à tração com a adição de aditivos de resistência densificou a folha, vide Figura 18. O desenvolvimento em resistência à tração e densidade para PAA CNF e CMF gen1 seguiu o de batimento. As folhas com fibras de PAA se desviaram e apresentaram desenvolvimento de resistência e densidade diferentes, no mesmo nível de resistência, as folhas com fibras de PAA apresentaram maior volume em relação ao PAA CNF, CMF gen1 e batimento. A resistência à tração para os pontos de teste com fibras de PAA aumentou linearmente com os níveis de adição, no entanto, a densidade não aumentou. Níveis mais baixos de adição de fibra de PAA (0-50% em peso) tiveram um efeito relativamente pequeno na densidade em comparação com a folha com 100% de fibra de PAA. A adição de 50% em peso de fibra de PAA resultou em um aumento absoluto na densidade e resistência à tração de 41 kg/m3 e 34 kNm/kg, respectivamente. Por outro lado, a folha com 100% de fibra PAA tinha 220 kg/m3 de aumento na densidade e aumento de 100 kNm/kg na resistência à tração em comparação com a referência com SBK 100% não refinado, vide Figura 7. Esse resultado indica que 1) as fibras de PAA entram em colapso prontamente e 2) a adição de fibras kraft à polpa de PAA pode fornecer rigidez estrutural à teia úmida, evitando que ela entre em colapso durante a prensagem. A Figura 7 mostra o índice de resistência à tração vs densidade para a folha produzida com água branca em recirculação. Os rótulos de dados são o percentual de peso adicionado do agente de resistência seco, os rótulos são posicionados abaixo do marcador para CMF gen1, acima do marcador para PAA CNF e à esquerda do marcador para fibra PAA.[130] As expected, the increase in tensile strength with the addition of strength additives densified the sheet, see Figure 18. The development in tensile strength and density for PAA CNF and CMF gen1 followed that of beating. The sheets with PAA fibers deviated and presented different strength and density development, at the same level of resistance, the sheets with PAA fibers presented greater volume in relation to PAA CNF, CMF gen1 and beat. The tensile strength for the PAA fiber test points increased linearly with addition levels, however, the density did not increase. Lower levels of PAA fiber addition (0-50% by weight) had a relatively small effect on density compared to the sheet with 100% PAA fiber. The addition of 50% by weight of PAA fiber resulted in an absolute increase in density and tensile strength of 41 kg/m3 and 34 kNm/kg, respectively. On the other hand, the sheet with 100% PAA fiber had a 220 kg/m3 increase in density and a 100 kNm/kg increase in tensile strength compared to the reference with 100% unrefined SBK, see Figure 7. This result indicates that 1) PAA fibers collapse readily and 2) addition of kraft fibers to PAA pulp can provide structural rigidity to the wet web, preventing it from collapsing during pressing. Figure 7 shows the tensile strength vs density index for the sheet produced with recirculating white water. Data labels are the added weight percentage of dry strength agent, labels are positioned below the marker for CMF gen1, above the marker for PAA CNF, and to the left of the marker for PAA fiber.

[131] A rigidez à tração e a resistência à tração tiveram desenvolvimento similar, a rigidez aumentou com a densidade para PAA CNF e CMF gen 1 e seguiu a mesma tendência do batimento. As folhas com fibras de PAA apresentaram maior rigidez, no mesmo nível de densidade, em comparação com PAA CNF, CMF gen1 e batimento, vide Figura 8. A tensão de ruptura foi aprimorada pela adição de PAA CNF e CMF gen 1, mas diminuiu ligeiramente com a adição de fibras de PAA, vide Figura 9.[131] Tensile stiffness and tensile strength had similar development, stiffness increased with density for PAA CNF and CMF gen 1 and followed the same trend as beat. Sheets with PAA fibers showed higher stiffness, at the same density level, compared to PAA CNF, CMF gen1 and beat, see Figure 8. The tensile strength was improved by the addition of PAA CNF and CMF gen 1, but decreased slightly with the addition of PAA fibers, see Figure 9.

[132] Os pontos de teste com fibra PAA apresentaram alta rigidez e baixa deformação na ruptura, interessantemente, por outro lado, as folhas com PAA CNF apresentaram alta tensão de ruptura. A diferença em como a tensão de ruptura e a rigidez se desenvolvem com a adição de fibras PAA ou PAA CNF mostra a importância do nível de adição e dos tamanhos da celulose PAA para as propriedades finais da folha. A Figura 8 mostra o índice de rigidez à tração vs densidade para a folha produzida com água branca em recirculação. As barras de erro são o desvio padrão. Os rótulos de dados são a porcentagem em peso do agente de resistência seco adicionado, os rótulos são posicionados abaixo do marcador para CMF gen1, acima do marcador para PAA CNF e à esquerda do marcador para fibra PAA. A Figura 9 mostra a tensão de ruptura vs a densidade para folhas de laboratório com água branca fechada e fibras PAA adicionadas, PAA CNF ou CMF gen1. Os rótulos de dados são o percentual de peso adicionado do agente de resistência seco, os rótulos são posicionados à esquerda do marcador para CMF gen1, à direita do marcador para PAA CNF e acima do marcador para fibra PAA.[132] The test points with PAA fiber showed high stiffness and low strain at break, interestingly, on the other hand, sheets with PAA CNF showed high tensile strength. The difference in how tensile strength and stiffness develop with the addition of PAA or PAA CNF fibers shows the importance of the addition level and sizes of PAA pulp to the final properties of the sheet. Figure 8 shows the tensile stiffness vs density index for the sheet produced with recirculating white water. Error bars are the standard deviation. The data labels are the percentage by weight of dry strength agent added, labels are positioned below the marker for CMF gen1, above the marker for PAA CNF and to the left of the marker for PAA fiber. Figure 9 shows the tensile strength vs density for lab sheets with closed white water and added PAA, PAA CNF or CMF gen1 fibers. The data labels are the added weight percentage of dry strength agent, labels are positioned to the left of the marker for CMF gen1, to the right of the marker for PAA CNF, and above the marker for PAA fiber.

[133] As folhas com PAA CNF CMF gen1 e fibras PAA tinham, em um determinado nível de densidade, maior resistência SCT em comparadas ao refinamento, vide a Figura 10. A Figura 10 mostra o índice SCT vs densidade para a folha produzida com água branca em recirculação. As barras de erro são o desvio padrão. Os rótulos de dados são a porcentagem em peso do agente de resistência seco adicionado, os rótulos são posicionados abaixo do marcador para CMF gen1, acima do marcador para PAA CNF e à esquerda do marcador para fibra PAA.[133] Sheets with PAA CNF CMF gen1 and PAA fibers had, at a given density level, higher SCT strength compared to refinement, see Figure 10. Figure 10 shows the SCT index vs density for the sheet produced with water white in recirculation. Error bars are the standard deviation. The data labels are the percentage by weight of dry strength agent added, labels are positioned below the marker for CMF gen1, above the marker for PAA CNF and to the left of the marker for PAA fiber.

[134] Na Figura 11, a resistência à tração é plotada contra o tempo de drenagem para as folhas de laboratório com água branca em recirculação. A resistência das folhas com fibra PAA aumentou com o nível de adição sem prejudicar o desaguamento do fio. As folhas com PAA CNF tiveram para um determinado nível de resistência o desaguamento aprimorado quando comparadas às folhas com CMF gen1. O efeito na resistência à tração e no tempo de drenagem com adição de 2 e 5% em peso de CMF gen1 ou PAA CNF parece seguir uma tendência similar ao refinamento. Entretanto, em níveis de adição mais elevados (10% em peso) de CMF gen1 ou PAA CNF, os efeitos negativos no desaguamento do fio foram mais severos e o desenvolvimento de resistência à tração e desaguamento foi inferior ao do refinamento. O desaguamento do fio prejudicado com maior nível de adição de CMF ou CNF pode ser explicado pelo acúmulo de pequenas partículas de celulose próximo ao fio que diminuem a permeabilidade da teia. A Figura 11 mostra o índice de resistência à tração vs tempo de drenagem no formador de folha para a folha produzida com água branca em recirculação. Os rótulos de dados são a porcentagem em peso do agente de resistência seco adicionado, os rótulos são posicionados abaixo do marcador para CMF gen1, acima do marcador para PAA CNF e à esquerda do marcador para fibra PAA.[134] In Figure 11, the tensile strength is plotted against the drain time for lab sheets with recirculating white water. The strength of the sheets with PAA fiber increased with the addition level without impairing the dewatering of the yarn. Leaves with PAA CNF had improved dewatering resistance for a given level of resistance when compared to leaves with CMF gen1. The effect on tensile strength and drainage time with addition of 2 and 5 wt% CMF gen1 or PAA CNF appears to follow a similar trend to refinement. However, at higher addition levels (10% by weight) of CMF gen1 or PAA CNF, the negative effects on yarn dewatering were more severe and the development of tensile strength and dewatering was lower than that of refinement. Impaired yarn dewatering with a higher level of CMF or CNF addition can be explained by the accumulation of small cellulose particles close to the yarn that decrease the permeability of the web. Figure 11 shows the tensile strength index vs. sheet former drain time for sheet produced with recirculating white water. The data labels are the percentage by weight of dry strength agent added, labels are positioned below the marker for CMF gen1, above the marker for PAA CNF and to the left of the marker for PAA fiber.

[135] As folhas com fibras de holocelulose tinham resistência significativamente maior do que, por exemplo, SBK refinado no mesmo nível de densidade.[135] Sheets with holocellulose fibers had significantly higher strength than, for example, refined SBK at the same density level.

[136] A estrutura da folha será consolidada durante a formação, prensagem e secagem, da teia úmida como a teia consolida a interação fibra-fibra aumenta o que fortalece a rede. O maior aumento na resistência a seco para a rede de fibras é atribuído à remoção de água no processo de secagem. As forças que atuam nas fibras durante a secagem ajudam a facilitar as junções fibra-fibra para formar e desenvolver resistência à rede, mas também faz com que ela encolha e pode levar a defeitos visíveis. A folha com SBK altamente refinado tinha alta resistência (101 kNm/kg), mas também defeitos visíveis a partir do processo de secagem. Entretanto, a folha com fibras 100% PAA teve maior resistência (120 kNm/kg) em comparação com SBK altamente refinado e nenhum defeito visível. Uma possível explicação é que as fibras PAA colapsam em maior grau na prensagem, aumentando o teor de matéria seca após a prensagem e aprimorando a interação fibra-fibra na teia úmida. O menor teor de matéria seca na folha úmida após a prensagem pode potencialmente diminuir as forças que atuam na folha durante a secagem e permitir a formação de uma rede de fibras mais rígida com maior resistência à deformação.[136] The sheet structure will be consolidated during forming, pressing and drying, of the wet web as the web consolidates the fiber-fiber interaction increases which strengthens the network. The greatest increase in dry strength for the fiber network is attributed to the removal of water in the drying process. The forces acting on the fibers during drying help facilitate fiber-fiber junctions to form and develop strength in the web, but also causes the web to shrink and can lead to visible defects. The sheet with highly refined SBK had high strength (101 kNm/kg) but also visible defects from the drying process. However, the sheet with 100% PAA fibers had higher strength (120 kNm/kg) compared to highly refined SBK and no visible defects. One possible explanation is that PAA fibers collapse to a greater degree on pressing, increasing the dry matter content after pressing and improving fiber-fiber interaction in the wet web. The lower dry matter content in the wet sheet after pressing can potentially decrease the forces acting on the sheet during drying and allow the formation of a more rigid fiber network with greater resistance to deformation.

[137] A figura 12 mostra a resistência à tração vs a densidade final da folha para folhas de laboratório com fibras recicladas e fibra PAA, PAA CNF, CMF gen1 ou CS adicionada. As folhas foram produzidas com sistema de água branca fechado e 200 g/ton CPAM e 4000 g/ton de bentonita. O PAA CNF foi produzido a partir de fibras PAA nunca secas (ND) ou uma vez secas (OD). Os rótulos de dados são o percentual em peso adicionado do agente de resistência seco, os rótulos são posicionados à esquerda dos marcadores para fibra PAA e PAA CNF (OD) e à direita do marcador para PAA CNF (ND), CMF gen1 e CS.[137] Figure 12 shows the tensile strength vs final sheet density for lab sheets with recycled fibers and added PAA, PAA CNF, CMF gen1 or CS fiber. The sheets were produced with a closed white water system and 200 g/ton CPAM and 4000 g/ton bentonite. PAA CNF was produced from never-dried (ND) or once-dried (OD) PAA fibers. The data labels are the added weight percent of dry strength agent, labels are positioned to the left of the markers for PAA and PAA CNF (OD) fiber and to the right of the marker for PAA CNF (ND), CMF gen1 and CS.

[138] A figura 13 mostra a resistência à tração vs o tempo de drenagem no formador de folha para folhas de laboratório com fibras recicladas e fibra PAA, PAA CNF, CMF gen1 ou CS adicionada. As folhas foram produzidas com sistema de água branca fechado e 200 g/ton CPAM e 4000 g/ton de bentonita. O PAA CNF foi produzido a partir de fibras PAA nunca secas (ND) ou uma vez secas (OD). Os rótulos de dados são o percentual em peso adicionado do agente de resistência seco, os rótulos são posicionados à esquerda dos marcadores para fibra PAA e PAA CNF (OD) e à direita do marcador para PAA CNF (ND), CMF gen1 e CS.[138] Figure 13 shows the tensile strength vs sheet former drain time for lab sheets with recycled fibers and added PAA, PAA CNF, CMF gen1 or CS fiber. The sheets were produced with a closed white water system and 200 g/ton CPAM and 4000 g/ton bentonite. PAA CNF was produced from never-dried (ND) or once-dried (OD) PAA fibers. The data labels are the added weight percent of dry strength agent, labels are positioned to the left of the markers for PAA and PAA CNF (OD) fiber and to the right of the marker for PAA CNF (ND), CMF gen1 and CS.

[139] A Figura 14 mostra que a adição de 25 ou 50% em peso de fibras de holocelulose aumenta a resistência à tração em 75% ou 150%, mas não prejudica o desaguamento. Pode-se observar também que as folhas com CNF de fibras de holocelulose obtêm um melhor efeito de fortalecimento em uma determinada drenagem em comparação com CMF gen1; ou um melhor desaguamento em um determinado nível de resistência.[139] Figure 14 shows that the addition of 25 or 50% by weight of holocellulose fibers increases the tensile strength by 75% or 150%, but does not impair dewatering. It can also be seen that sheets with CNF of holocellulose fibers get a better strengthening effect in a given drainage compared to CMF gen1; or better dewatering at a given resistance level.

[140] A Figura 15 mostra que as fibras de holocelulose (fibras PAA) em uma quantidade de 25% em peso das fibras em conjunto com amido catiônico (CS) adicionado em uma quantidade de 1% em peso e 1,5% em peso, com base no teor seco da pasta, proporcionam um efeito sinérgico com respeito à resistência à tração aprimorada em níveis de adição de amido já baixos.[140] Figure 15 shows that holocellulose fibers (PAA fibers) in an amount of 25% by weight of the fibers together with cationic starch (CS) added in an amount of 1% by weight and 1.5% by weight , based on the dry content of the pulp, provide a synergistic effect with respect to improved tensile strength at already low starch addition levels.

[141] A Figura 16 mostra o índice SCT para folhas produzidas com água branca em recirculação. Pode-se observar que o desenvolvimento em SCT com adição de fibras de holocelulose na quantidade de 2 a 50% em peso, com base no teor seco da pasta, seguiu a mesma tendência da resistência à tração.[141] Figure 16 shows the SCT index for leaves produced with recirculating white water. It can be seen that the development in SCT with the addition of holocellulose fibers in the amount of 2 to 50% by weight, based on the dry content of the pulp, followed the same trend of tensile strength.

[142] A Figura 17 mostra o índice SCT para folhas formadas com fibras de holocelulose em uma quantidade de 25% em peso e amido catiônico em quantidades de 0,5 a 5% em peso, ambos com base no teor seco da pasta. Pode- se observar que o desenvolvimento em SCT com adição de fibras de holocelulose e amido catiônico seguiu a mesma tendência da resistência à tração.[142] Figure 17 shows the SCT index for sheets formed with holocellulose fibers in an amount of 25% by weight and cationic starch in amounts of 0.5 to 5% by weight, both based on the dry content of the pulp. It can be seen that the development in SCT with the addition of holocellulose fibers and cationic starch followed the same trend of tensile strength.

[143] A Figura 18 mostra que as fibras de holocelulose desenvolvem resistência a uma taxa menor de densificação.[143] Figure 18 shows that holocellulose fibers develop strength at a slower rate of densification.

[144] A Figura 19 mostra que a adição de fibras de holocelulose dá uma melhor resistência com menos densificação em comparação com o refinamento (Batimento: 199, 399 kWh/t; SR 24 e 63).[144] Figure 19 shows that the addition of holocellulose fibers gives better strength with less densification compared to refinement (Beat: 199, 399 kWh/t; SR 24 and 63).

[145] A Figura 20 mostra que a adição de fibras de holocelulose às fibras recicladas (OCC) aprimora a resistência à tração e o desaguamento significativamente. Pode-se observar, entretanto, que o CNF de holocelulose também aprimora a resistência, mas menos do que as fibras da holocelulose.[145] Figure 20 shows that adding holocellulose fibers to recycled fibers (OCC) improves tensile strength and dewatering significantly. It can be seen, however, that holocellulose CNF also improves strength, but less so than holocellulose fibers.

[146] A Figura 21 mostra que, ao lavar as fibras de RF na forma de OCC (isto é, removendo o enchimento e o material fino do OCC), o CNF de holocelulose proporciona melhorias significativas na resistência.[146] Figure 21 shows that by washing RF fibers in the form of OCC (ie, removing filler and fine material from the OCC), holocellulose CNF provides significant improvements in strength.

[147] A Figura 22 mostra que há pouca densificação observada com a adição de fibras de holocelulose. A adição de CNF de holocelulose proporciona uma melhoria significativa da resistência, mas com alguma densificação.[147] Figure 22 shows that there is little densification observed with the addition of holocellulose fibers. The addition of holocellulose CNF provides a significant improvement in strength, but with some densification.

[148] A Figura 23 mostra o efeito da secagem das fibras de holocelulose. Pode-se concluir que não parece haver nenhuma hornificação essencial das fibras e, portanto, nenhuma perda essencial de resistência quando as fibras são secas. Isso pode ser visto quando o efeito é comparado entre a holocelulose e as fibras SBK.[148] Figure 23 shows the effect of drying holocellulose fibers. It can be concluded that there appears to be no essential hornification of the fibers and therefore no essential loss of strength when the fibers are dried. This can be seen when the effect is compared between holocellulose and SBK fibers.

[149] Adicionalmente, filmes de CNF foram produzidos e a resistência à tração e rigidez dos filmes foram medidas após a secagem. A partir das figuras 24 e 25, pode-se ver que melhores resultados são obtidos pelo CNF à base de holocelulose em comparação ao CMF gen1. Exemplos - produção de fibra de holocelulose[149] Additionally, CNF films were produced and the tensile strength and stiffness of the films were measured after drying. From figures 24 and 25, it can be seen that better results are obtained by the holocellulose-based CNF compared to the gen1 CMF. Examples - production of holocellulose fiber

[150] Todos os experimentos foram conduzidos em reatores de vidro, com recirculação interna do efluente, controle de temperatura (via circulação de fluido aquecido em um envelope) e ajuste de pH via injeção sob demanda de soda cáustica. Alguns experimentos denominados “com injeção contínua” também tiveram uma injeção contínua de ácido peracético, consistindo em uma bomba, injetando ácido peracético continuamente em ritmos pré-programados. Em alguns casos, a injeção de soda cáustica também foi programada, em valores da ordem de 0,26 mL/min de uma solução de soda cáustica a 30%.[150] All experiments were conducted in glass reactors, with internal effluent recirculation, temperature control (via circulation of heated fluid in an envelope) and pH adjustment via on-demand injection of caustic soda. Some experiments called “continuous injection” also had a continuous injection of peracetic acid, consisting of a pump, injecting peracetic acid continuously at pre-programmed rates. In some cases, the injection of caustic soda was also programmed, at values of the order of 0.26 mL/min of a 30% caustic soda solution.

[151] Todos os experimentos terminaram antes da desfibragem com um procedimento de lavagem extra compreendendo as seguintes etapas: uma etapa alcalina, na qual a relação de licor para madeira era de aproximadamente 7,5 com um pH inicial de 12 e um pH final acima de 10, a uma temperatura ambiente de cerca de 20 °C, a duração foi de 30 a 60 minutos, e três lavagens com água, de 10 a 20 minutos cada, com uma razão de licor para madeira em torno de 7,5.[151] All experiments were terminated prior to defibering with an extra washing procedure comprising the following steps: an alkaline step, in which the liquor to wood ratio was approximately 7.5 with an initial pH of 12 and a final pH above of 10, at an ambient temperature of about 20 °C, the duration was 30 to 60 minutes, and three washes with water, of 10 to 20 minutes each, with a liquor to wood ratio of around 7.5.

[152] As medições foram feitas de maneira similar à descrita acima na seção experimental anterior começando na página 20. Polpa de referência[152] Measurements were made in a similar manner as described above in the previous experimental section starting on page 20. Reference pulp

[153] A polpa de referência é referida como SD.BV.16 e foi produzida com apenas 2 estágios de ácido peracético consecutivos, onde todo o ácido peracético foi carregado para o reator desde o início da reação. Este lote de 130g de madeira em pequenos cavacos envolveu uma primeira etapa peracética com 88g de ácido peracético, em cerca de 975g de água, e o ajuste constante do pH com hidróxido de sódio foi feito para um valor de pH de 4 a 4,40. A temperatura foi aumentada gradualmente de 21 para 84 graus Celsius durante 5 horas da reação. A fase líquida foi então removida do reator. Outra solução de ácido peracético foi então adicionada ao reator (incluindo 88g de ácido peracético puro, 780g de água e soda cáustica para ajuste de pH) e o pH foi mantido entre pH 4 e 4,35 com uma adição de soda cáustica sob demanda. A temperatura aumentou de 21 para 78 graus durante as 4,5 horas da reação. Foi então iniciado um procedimento de lavagem envolvendo água e soda cáustica. Um total de 1,36 g (PAA) por g (madeira) foi carregado no reator. Polpas de acordo com a presente invenção SD.BV.06, adição contínua de PAA[153] The reference pulp is referred to as SD.BV.16 and was produced with only 2 consecutive peracetic acid stages, where all the peracetic acid was loaded into the reactor from the start of the reaction. This batch of 130g of wood in small chips involved a first peracetic step with 88g of peracetic acid, in about 975g of water, and the constant adjustment of the pH with sodium hydroxide was made to a pH value of 4 to 4.40 . The temperature was gradually increased from 21 to 84 degrees Celsius during 5 hours of reaction. The liquid phase was then removed from the reactor. Another peracetic acid solution was then added to the reactor (including 88g of pure peracetic acid, 780g of water and caustic soda for pH adjustment) and the pH was maintained between pH 4 and 4.35 with an addition of caustic soda on demand. The temperature rose from 21 to 78 degrees during the 4.5 hours of the reaction. A washing procedure involving water and caustic soda was then started. A total of 1.36 g (PAA) per g (wood) was loaded into the reactor. Pulps according to the present invention SD.BV.06, continuous addition of PAA

[154] A amostra SD.BV.06 foi realizada em 90 gramas de cavacos de madeira do mesmo tamanho que o usado na produção da polpa de referência SD.BV.16 e envolveu apenas um estágio de ácido peracético com injeção contínua. A madeira foi colocada em um reator com envelope duplo para controle de temperatura. A temperatura foi fixada em 80 °C. O pH foi ajustado com injeção de soda cáustica para manter o valor de pH entre 4 e 4,35. A injeção de ácido peracético foi ajustada de forma que a concentração de ácido peracético não ultrapassasse 3% no reator. A velocidade de injeção foi realizada com bomba Harvard, com velocidade fixada em 100 mL por hora. O suprimento de ácido peracético foi ácido peracético destilado a 40%. No SD.BV.06, foram consumidos 0,98 g (PAA) por g (madeira). SD.BV.07, adição contínua de PAA[154] The SD.BV.06 sample was performed on 90 grams of wood chips of the same size as used in the production of the reference pulp SD.BV.16 and involved only one stage of peracetic acid with continuous injection. The wood was placed in a double envelope reactor for temperature control. The temperature was set at 80 °C. The pH was adjusted with caustic soda injection to maintain the pH value between 4 and 4.35. The peracetic acid injection was adjusted so that the peracetic acid concentration did not exceed 3% in the reactor. The injection speed was performed with a Harvard pump, with a speed set at 100 mL per hour. The peracetic acid supply was 40% distilled peracetic acid. In SD.BV.06, 0.98 g (PAA) per g (wood) was consumed. SD.BV.07, continuous addition of PAA

[155] A amostra SD.BV.07 em seu projeto é uma duplicata do SD.BV.06 realizada a uma temperatura mais baixa. 90 g de madeira foram colocados no reator contendo 675 mL de água, e mantidos a 60°C. Um total de 157,9 mL de uma solução mãe de ácido peracético foi continuamente injetado a uma velocidade de 50 mL/h. A carga total de ácido peracético usada neste experimento é de 0,75 g (PAA)/g (madeira). O tempo de reação foi de cerca de 6h e 25 minutos. SD.BV.05b, adição de PAA de duas etapas com uma etapa alcalina intermediária[155] The sample SD.BV.07 in your project is a duplicate of SD.BV.06 performed at a lower temperature. 90 g of wood were placed in the reactor containing 675 mL of water, and kept at 60°C. A total of 157.9 mL of a peracetic acid stock solution was continuously injected at a rate of 50 mL/h. The total charge of peracetic acid used in this experiment is 0.75 g (PAA)/g (wood). The reaction time was about 6 hours and 25 minutes. SD.BV.05b, two-step PAA addition with an intermediate alkaline step

[156] A amostra SD.BV.05b foi realizada em 90g de cavacos de madeira do mesmo tamanho que o usado na produção da polpa de referência SD.BV.16, com uma primeira etapa de ácido peracético convencional, em que 63 g (expresso como ácido peracético puro) de ácido peracético foi adicionado desde o início do tratamento (164 mL a 39%), em cerca de 825 mL de água. A quantidade de soda cáustica adicionada no experimento foi para manter o pH em torno de 4,3 e foi de 55 mL de uma solução com concentração de 30%. O tratamento alcalino após a etapa de ácido peracético foi realizado sem pré-lavagem da polpa e com pH inicial de 12 à temperatura de 60oC, com uma proporção de licor para madeira de 6. O pH foi ajustado para evoluir livremente. O tratamento foi seguido por um segundo tratamento com ácido peracético, similar ao primeiro:[156] The sample SD.BV.05b was performed on 90g of wood chips of the same size as used in the production of the reference pulp SD.BV.16, with a first step of conventional peracetic acid, in which 63 g ( expressed as pure peracetic acid) of peracetic acid was added from the beginning of the treatment (164 mL at 39%) in about 825 mL of water. The amount of caustic soda added in the experiment was to maintain the pH around 4.3 and was 55 mL of a solution with a concentration of 30%. The alkaline treatment after the peracetic acid step was carried out without prewashing the pulp and with an initial pH of 12 at a temperature of 60oC, with a liquor to wood ratio of 6. The pH was adjusted to evolve freely. The treatment was followed by a second treatment with peracetic acid, similar to the first:

Injetados 164mL de ácido peracético desde o início, 660 mL de água e um total de 55 mL de soda cáustica para manter o pH no valor alvo. O segundo estágio do ácido peracético foi considerado encerrado quando a madeira foi considerada branca o suficiente para ser desfibrada facilmente. A primeira etapa do tratamento com ácido peracético foi interrompida com uma baixa concentração residual. Foi consumida uma quantidade calculada de 0,60g (PAA puro)/g de madeira. A segunda etapa do tratamento com ácido peracético foi considerada concluída com uma quantidade residual de ácido peracético, dando um valor de consumo de 0,5g de ácido peracético por /g de madeira. O consumo total neste experimento foi então de 1,1 g (PAA)/g (madeira). SD.BV.12, adição de PAA de duas etapas com uma etapa alcalina intermediáriaInjected 164mL of peracetic acid from the start, 660mL of water and a total of 55mL of caustic soda to keep the pH at the target value. The second stage of peracetic acid was considered finished when the wood was considered white enough to be easily shredded. The first stage of the peracetic acid treatment was stopped with a low residual concentration. A calculated amount of 0.60g (pure PAA)/g of wood was consumed. The second stage of the peracetic acid treatment was considered completed with a residual amount of peracetic acid, giving a consumption value of 0.5g of peracetic acid per /g of wood. The total consumption in this experiment was therefore 1.1 g (PAA)/g (wood). SD.BV.12, two-step PAA addition with an intermediate alkaline step

[157] O SD.BV.12 é inspirado a partir do SD.BV.05b. Compreende uma primeira etapa de ácido peracético (110 g de madeira ou cavacos de madeira do mesmo tamanho que o usado na produção da polpa de referência SD.BV.16), em 825 mL de água, e uma carga inicial de 165 mL de uma solução de ácido peracético 39%, com ajuste de pH em torno de 4,3 com 30% de soda cáustica). Esta etapa é seguida por uma lavagem com água (10 minutos, 825 mL). Um tratamento alcalino é então realizado (pH inicial de 12, com ajuste de pH para manter o pH acima de 10, 1,1 L de água) por 1 hora em temperatura ambiente (25-30 graus). A madeira é então lavada com água (3 lavagens consecutivas com 650 mL de água). A madeira então passa por um tratamento com ácido peracético (660 mL de água, carga inicial de 165 mL de ácido peracético, ajuste de pH com soda cáustica quando necessário para manter o pH em 4,3). A última etapa do ácido peracético foi considerada encerrada quando a madeira foi considerada suficientemente branca para ser facilmente desfibrada. Nesse ponto, foi medida uma concentração residual de ácido peracético. A quantidade total de ácido peracético consumida para produzir esse material é de 0,98 g (PAA)/g (madeira). SD.BV.14, adição de PAA de duas etapas com carga contínua e uma etapa alcalina intermediária[157] SD.BV.12 is inspired from SD.BV.05b. It comprises a first step of peracetic acid (110 g of wood or wood chips of the same size as used in the production of the reference pulp SD.BV.16), in 825 mL of water, and an initial charge of 165 mL of a 39% peracetic acid solution, with pH adjustment around 4.3 with 30% caustic soda). This step is followed by a water wash (10 minutes, 825 mL). An alkaline treatment is then performed (initial pH of 12, with pH adjustment to maintain pH above 10, 1.1 L of water) for 1 hour at room temperature (25-30 degrees). The wood is then washed with water (3 consecutive washes with 650 mL of water). The wood then undergoes a peracetic acid treatment (660 mL of water, initial charge of 165 mL of peracetic acid, pH adjustment with caustic soda when necessary to maintain the pH at 4.3). The last stage of peracetic acid was considered finished when the wood was considered white enough to be easily defibrated. At this point, a residual concentration of peracetic acid was measured. The total amount of peracetic acid consumed to produce this material is 0.98 g (PAA)/g (wood). SD.BV.14, two-step PAA addition with continuous charge and an intermediate alkaline step

[158] SD.BV.14 é um experimento que combina a ideia de uma carga contínua de ácido peracético com a ideia de ter um tratamento alcalino intermediário entre duas etapas de PAA. O experimento foi o seguinte. Uma primeira etapa de tratamento com ácido peracético (150 g de madeira ou cavacos de madeira do mesmo tamanho que o usado na produção de polpa de referência SD.BV.16) foi realizada a 60 graus Celsius com injeção contínua de soda cáustica (para manter o pH em um alvo de aproximadamente 4,3), e injeção contínua de ácido peracético (solução mãe a 39%, para um volume total injetado de 90 g). A velocidade de injeção foi projetada para ser rápida durante os primeiros 15 minutos para aumentar a concentração no meio para cerca de 3% (velocidade em torno de 60 mL/min), e lenta durante as próximas 3 horas (20 mL/h). A madeira é então lavada durante 10 minutos com água. O reator é lavado e um tratamento alcalino é então realizado, com 1,1 L de água e de uma solução concentrada de soda cáustica (30%) para trazer o pH do reator a um valor acima de pH 10 por uma hora à temperatura ambiente (cerca de 25oC). A madeira é então lavada com água da torneira. Após a lavagem, inicia-se um segundo tratamento com ácido peracético, com 850 mL de água, a 60oC, controle e ajuste de pH para um valor de pH 4,3 (com uma solução de soda cáustica a 30%) e uma primeira injeção rápida de ácido peracético (13,16 mL em 15 minutos de uma solução a 39%) para aumentar rapidamente a concentração no reator, seguida de uma segunda injeção mais lenta de ácido peracético (24 mL/h) até que o ácido peracético total tenha sido injetado (cerca de 150 mL). A amostra é então lavada. O ácido peracético total carregado é de 0,68 g (PAA)/g (madeira).[158] SD.BV.14 is an experiment that combines the idea of a continuous loading of peracetic acid with the idea of having an alkaline treatment intermediate between two steps of PAA. The experiment was as follows. A first step of treatment with peracetic acid (150 g of wood or wood chips of the same size as used in the production of reference pulp SD.BV.16) was carried out at 60 degrees Celsius with continuous injection of caustic soda (to maintain pH at a target of approximately 4.3), and continuous injection of peracetic acid (39% stock solution, for a total injected volume of 90 g). The injection rate was designed to be fast during the first 15 minutes to increase the concentration in the medium to about 3% (speed around 60 mL/min), and slow during the next 3 hours (20 mL/h). The wood is then washed for 10 minutes with water. The reactor is washed and an alkaline treatment is then carried out, with 1.1 L of water and a concentrated solution of caustic soda (30%) to bring the pH of the reactor to a value above pH 10 for one hour at room temperature. (about 25oC). The wood is then washed with tap water. After washing, a second treatment with peracetic acid begins, with 850 mL of water at 60oC, pH control and adjustment to a pH value of 4.3 (with a 30% caustic soda solution) and a first rapid injection of peracetic acid (13.16 mL in 15 minutes of a 39% solution) to rapidly increase the concentration in the reactor, followed by a second slower injection of peracetic acid (24 mL/h) until total peracetic acid is has been injected (about 150 mL). The sample is then washed. The total peracetic acid charged is 0.68 g (PAA)/g (wood).

ResultadosResults

[159] Experimentos provam que o método para produzir fibras de holocelulose de acordo com a presente revelação é eficiente e o consumo de peróxido orgânico, neste caso PAA, pode ser reduzido.[159] Experiments prove that the method for producing holocellulose fibers according to the present disclosure is efficient and the consumption of organic peroxide, in this case PAA, can be reduced.

[160] O tratamento de duas etapas com peróxido orgânico, que pode ser ácido peracético, com uma etapa alcalina intermediária refere-se à melhoria da eficiência do ácido peracético durante a deslignificação através da remoção de parte da lignina dissolvida e através da solubilidade em condições alcalinas de lignina parcialmente oxidada. A remoção dessas duas frações de lignina leva a uma diminuição da necessidade de ácido peracético para se obter certo grau de remoção de lignina, como ilustrado na Figura 27, na qual o consumo de PAA da referência, das polpas SD.BV.05B e SD.BV.12 foi comparado. A Figura 27 ilustra o consumo de ácido peracético por grama de madeira dado em unidades arbitrárias no método que compreende a adição de PAA em duas etapas com uma etapa alcalina intermediária. À esquerda a referência, no meio exatamente o mesmo experimento com injeção contínua (SD.BV.05B), à direita um experimento com injeção contínua a uma temperatura mais baixa (SD. BV.12). Obteve-se uma redução de 20% e de 28%, respectivamente.[160] Two-step treatment with organic peroxide, which may be peracetic acid, with an intermediate alkaline step refers to improving the efficiency of peracetic acid during delignification by removing some of the dissolved lignin and through solubility under partially oxidized lignin alkalines. The removal of these two lignin fractions leads to a decrease in the need for peracetic acid to obtain a certain degree of lignin removal, as illustrated in Figure 27, in which the consumption of PAA from the reference, from the pulps SD.BV.05B and SD .BV.12 was compared. Figure 27 illustrates the consumption of peracetic acid per gram of wood given in arbitrary units in the method comprising the addition of PAA in two steps with an intermediate alkaline step. On the left the reference, in the middle exactly the same experiment with continuous injection (SD.BV.05B), on the right an experiment with continuous injection at a lower temperature (SD.BV.12). A reduction of 20% and 28%, respectively, was obtained.

[161] Na Figura 28, o consumo de ácido peracético por grama de madeira é dado em unidades arbitrárias no método que compreende a adição contínua de PAA. À esquerda a referência, no meio o mesmo experimento com injeção contínua (SD.BV.06), à direita um experimento com injeção contínua a uma temperatura mais baixa (SD.BV.07). Obteve-se uma redução de 28% e de 45%, respectivamente.[161] In Figure 28, the consumption of peracetic acid per gram of wood is given in arbitrary units in the method comprising the continuous addition of PAA. On the left the reference, in the middle the same experiment with continuous injection (SD.BV.06), on the right an experiment with continuous injection at a lower temperature (SD.BV.07). A reduction of 28% and 45%, respectively, was obtained.

[162] Assim, a teoria da cinética química está de acordo com os achados desses experimentos. Adicionalmente, a polpa preparada por injeção contínua de ácido peracético apresentou propriedades similares às observadas para as polpas tratadas sob condições que envolvem o uso de ácido peracético (PAA) na quantidade de 2,5 g PAA/g de fibras.[162] Thus, the theory of chemical kinetics is in agreement with the findings of these experiments. Additionally, the pulp prepared by continuous injection of peracetic acid showed properties similar to those observed for pulps treated under conditions involving the use of peracetic acid (PAA) in the amount of 2.5 g PAA/g of fibers.

[163] Adicionalmente, foi notado que o tratamento alcalino permite o controle da ultraestrutura da celulose. A extração alcalina parece ser capaz de modificar fortemente a ultraestrutura da celulose, afetando diretamente o tamanho dos agregados de fibrila de celulose (LFAD: Dimensão do agregado de fibrila lateral), sem alterar nem a composição química (análise de carboidratos) nem as propriedades mecânicas (apresentadas na fabricação de papel). Entretanto, o controle deste parâmetro não é dominado inteiramente, mas o estágio alcalino parece desempenhar um papel fundamental nesta mudança.[163] Additionally, it was noted that the alkaline treatment allows the control of the cellulose ultrastructure. Alkaline extraction seems to be able to strongly modify the ultrastructure of cellulose, directly affecting the size of the cellulose fibril aggregates (LFAD: Dimension of the lateral fibril aggregate), without changing either the chemical composition (carbohydrate analysis) or the mechanical properties. (presented in papermaking). However, the control of this parameter is not fully mastered, but the alkaline stage seems to play a key role in this change.

[164] A Figura 29 ilustra a composição química das amostras SD.BV.05b (ilustrando o tratamento alcalino sem controle de pH e separando 2 estágios de PAA), SD.BV.12 (ilustrando o mesmo conceito com controle de pH) e SD.BV.16 (referência). SD.BV.16 foi obtido com vários estágios de ácido peracético convencional consecutivos. SD.BV.05b foi obtido após um tratamento convencional com ácido peracético, seguido por um tratamento alcalino (início pH 12, temperatura ambiente, 1h), seguido por outro tratamento com ácido peracético. A principal mudança entre SD.BV.16 e SD.BV.05b é o estágio de extração adicionado em SD.BV.05b. Essa mudança também resultou em um menor consumo total de ácido peracético (vide Figura 27).[164] Figure 29 illustrates the chemical composition of samples SD.BV.05b (illustrating alkaline treatment without pH control and separating 2 stages of PAA), SD.BV.12 (illustrating the same concept with pH control) and SD.BV.16 (reference). SD.BV.16 was obtained with several consecutive stages of conventional peracetic acid. SD.BV.05b was obtained after a conventional treatment with peracetic acid, followed by an alkaline treatment (starting pH 12, room temperature, 1h), followed by another treatment with peracetic acid. The main change between SD.BV.16 and SD.BV.05b is the extraction stage added in SD.BV.05b. This change also resulted in a lower total consumption of peracetic acid (see Figure 27).

[165] A Tabela 4 abaixo mostra os valores medidos para as diferentes polpas. As amostras de referência fornecem valores LFAD de cerca de 20 nm, quando uma polpa tratada com esta invenção fornece um valor de 30,9 nm. Este valor é de extrema importância, uma vez que o desenvolvimento das propriedades mecânicas em macroescala está atualmente relacionado ao tamanho do agregado de fibrila de celulose. SD.BV.16 é a referência, SD.BV.05b é aquele com LFAD incomum.[165] Table 4 below shows the measured values for the different pulps. The reference samples give LFAD values of about 20 nm, when a pulp treated with this invention gives a value of 30.9 nm. This value is extremely important, since the development of mechanical properties on a macroscale is currently related to the size of the cellulose fibril aggregate. SD.BV.16 is the reference, SD.BV.05b is the one with unusual LFAD.

Tabela 4 Tamanho Processo “Raio- LFAD Carga Carga LFD LFAD FSP WRV médio de Razão de X” (%) ssa total superficial (nm) (nm) (g/g) (g/g) poro (2t) (superfície/total) Cozimento Cry (m2/g) [µeq/g] [µeq/g] (nm) SD.BV.16 3,2 20,8 41% 128 1,88 2,00 29,3 255 45 18% SD.BV.5b 3,1 30,9 40% 86 1,35 1,88 31,3 212 65 31% SD.BV.7 3,1 20,2 40% 132 1,74 -- -- -- SD.BV.14 3,2 18,0 42% 148 2,12 1,76 28,7 218 28 13% 4,0 122 23,3 Kraft a 21 1,42 1,49 48 3 6,25% 5,2Table 4 Size Process “Radius- LFAD Load Load LFD LFAD FSP WRV X Ratio Mean WRV” (%) ssa total surface (nm) (nm) (g/g) (g/g) pore (2t) (surface/total ) Cry Cooking (m2/g) [µeq/g] [µeq/g] (nm) SD.BV.16 3.2 20.8 41% 128 1.88 2.00 29.3 255 45 18% SD. BV.5b 3.1 30.9 40% 86 1.35 1.88 31.3 212 65 31% SD.BV.7 3.1 20.2 40% 132 1.74 -- -- -- SD. BV.14 3.2 18.0 42% 148 2.12 1.76 28.7 218 28 13% 4.0 122 23.3 Kraft at 21 1.42 1.49 48 3 6.25% 5.2

[166] A Figura 30 ilustra um tempo de drenagem em um formador de folha em função do aumento do índice de resistência à tração em (kNm/kg) e em função do aumento da quantidade de fibras de holocelulose na polpa. Pode ser visto que usando as fibras de holocelulose obtidas pelo presente método de produção em que menos PAA é usado do que nos métodos conhecidos, a resistência foi substancialmente aumentada enquanto o tempo de drenagem não foi substancialmente aumentado. Deve-se notar que a referência SD é uma polpa comercial não contendo fibras holocelulósicas.[166] Figure 30 illustrates drainage time in a sheet former as a function of the increase in the tensile strength index in (kNm/kg) and as a function of the increase in the amount of holocellulose fibers in the pulp. It can be seen that using the holocellulose fibers obtained by the present production method in which less PAA is used than in the known methods, the strength was substantially increased while the drainage time was not substantially increased. It should be noted that the SD reference is a commercial pulp not containing holocellulosic fibers.

[167] A descrição acima e os exemplos são fornecidos para ilustrar adicionalmente as características e vantagens da presente invenção. Entretanto, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas.[167] The above description and examples are provided to further illustrate the features and advantages of the present invention. However, the scope of the invention is defined by the appended claims.

Claims (27)

REIVINDICAÇÕES 1. Método para produzir fibras de holocelulose utilizáveis em um processo para a produção de papel ao tratar matéria-prima à base de madeira com um peróxido orgânico, tal como ácido peracético (PAA), caracterizado pelo fato de que compreende: i. carregar o peróxido orgânico continuamente à matéria-prima à base de madeira durante o tratamento; e/ou ii. carregar o peróxido orgânico à matéria-prima à base de madeira em pelo menos duas etapas separadas com uma etapa de tratamento alcalino intermediário.1. Method for producing holocellulose fibers usable in a process for the production of paper by treating wood-based raw material with an organic peroxide, such as peracetic acid (PAA), characterized in that it comprises: i. continuously loading the organic peroxide into the wood-based raw material during treatment; and/or ii. loading the organic peroxide to the wood-based feedstock in at least two separate steps with an intermediate alkaline treatment step. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratamento alcalino intermediário é desempenhada em um pH de 8 ou mais, ou de pH 10 a 12, a uma temperatura de 15 a 100°C à pressão atmosférica e por uma duração de pelo menos 1 hora.2. Method according to claim 1, characterized in that the intermediate alkaline treatment step is performed at a pH of 8 or more, or from pH 10 to 12, at a temperature of 15 to 100°C at atmospheric pressure and for a duration of at least 1 hour. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que em pelo menos uma das pelo menos duas etapas separadas de tratamento com peróxido orgânico, o peróxido orgânico é carregado em lotes ou continuamente na matéria-prima à base de madeira durante o tratamento.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that in at least one of at least two separate organic peroxide treatment steps, the organic peroxide is loaded in batches or continuously into the wood-based raw material during treatment. 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o tratamento com peróxido orgânico é desempenhado a uma temperatura de 40 a 90°C ou 55 a 75°C.4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the treatment with organic peroxide is carried out at a temperature of 40 to 90°C or 55 to 75°C. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o tratamento com peróxido orgânico é desempenhado a um pH de 2,5 a 5 ou 4,0 a 4,8.5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the treatment with organic peroxide is performed at a pH of 2.5 to 5 or 4.0 to 4.8. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o carregamento contínuo é desempenhado em uma ou mais taxas de carga durante todo o tratamento.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that continuous loading is performed at one or more load rates throughout the treatment. 7. Método para produzir um agente de resistência para papel utilizável em um processo para a produção de papel, caracterizado pelo fato de que compreende produzir fibras de holocelulose pelo método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, opcionalmente realizar a microfibrilação das fibras de holocelulose para fornecer nanofibrilas de holocelulose (CNF), secar as fibras de holocelulose ou as nanofibrilas de holocelulose e desagregar as fibras de holocelulose secas ou as nanofibrilas de holocelulose.7. Method for producing a strength agent for paper usable in a process for the production of paper, characterized in that it comprises producing holocellulose fibers by the method defined in any one of claims 1 to 6, optionally carrying out microfibrillation of the fibers of holocellulose to provide holocellulose nanofibrils (CNF), dry the holocellulose fibers or holocellulose nanofibrils, and break up the dried holocellulose fibers or holocellulose nanofibrils. 8. Processo para a produção de papel, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a. preparar uma pasta de fabricação de papel compreendendo uma lama de polpa aquosa compreendendo fibras celulósicas e tendo uma consistência de fibra de 0,1 a 40% em peso, em que as fibras celulósicas compreendem ou consistem em fibras de holocelulose à base de madeira e em que a quantidade de fibras de holocelulose à base de madeira é de 0,5 a 100% em peso, com base no peso total das fibras celulósicas, b. fornecer a pasta para um fio e formar uma teia, c. desaguar a teia, e d. secar a teia.8. Process for the production of paper, characterized by the fact that it comprises the steps of: a. preparing a papermaking pulp comprising an aqueous pulp slurry comprising cellulosic fibers and having a fiber consistency of from 0.1 to 40% by weight, wherein the cellulosic fibers comprise or consist of wood-based holocellulose fibers and in that the amount of wood-based holocellulose fibers is from 0.5 to 100% by weight, based on the total weight of the cellulosic fibers, b. supply the paste to a yarn and form a web, c. emptying the web, and d. dry the web. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as fibras de holocelulose à base de madeira são produzidas ao tratar uma matéria-prima à base de madeira com um peróxido orgânico, preferencialmente ácido peracético (PAA).9. Process according to claim 8, characterized in that wood-based holocellulose fibers are produced by treating a wood-based raw material with an organic peroxide, preferably peracetic acid (PAA). 10. Processo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que as fibras de holocelulose são produzidas pelo método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.10. Process according to claim 8 or 9, characterized in that the holocellulose fibers are produced by the method defined in any one of claims 1 to 6. 11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima à base de madeira para as fibras de holocelulose compreende material de madeira dura e/ou de madeira macia.Process according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the wood-based raw material for the holocellulose fibers comprises hardwood and/or softwood material. 12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que as fibras de holocelulose são adicionadas após uma etapa de refinação na etapa a) de preparação da lama.12. Process according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the holocellulose fibers are added after a refining step in step a) of sludge preparation. 13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que a etapa a) de preparação da pasta para fabricação de papel compreende uma etapa de adicionar à lama aquosa um aditivo, bater e/ou refinar a lama aquosa.Process according to any one of claims 8 to 12, characterized in that step a) of preparing the pulp for papermaking comprises a step of adding an additive to the aqueous sludge, beating and/or refining the aqueous slurry. . 14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o aditivo compreende as fibras de holocelulose que são adicionadas em uma quantidade de 0,5 a 80% em peso, ou de 2 a 60% em peso ou de 4 a 55% em peso, com base no peso seco das fibras celulósicas.14. Process according to claim 13, characterized in that the additive comprises holocellulose fibers which are added in an amount of 0.5 to 80% by weight, or from 2 to 60% by weight or from 4 to 4 55% by weight, based on the dry weight of the cellulosic fibers. 15. Processo de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o aditivo compreende um agente de resistência seco escolhido a partir de materiais nanocelulósicos, amido carregado e não carregado, derivados de goma, copolímeros sintéticos com acrilamida e combinações dos mesmos.15. Process according to claim 13 or 14, characterized in that the additive comprises a dry strength agent chosen from nanocellulosic materials, loaded and unloaded starch, gum derivatives, synthetic copolymers with acrylamide and combinations thereof . 16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que o aditivo compreende um amido catiônico.16. Process according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the additive comprises a cationic starch. 17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o amido catiônico é adicionado em uma quantidade de 0,5 a 5% em peso, com base no peso seco das fibras celulósicas.17. Process according to claim 16, characterized in that the cationic starch is added in an amount of 0.5 to 5% by weight, based on the dry weight of the cellulosic fibers. 18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado pelo fato de que o aditivo compreende uma CNF de holocelulose.18. Process according to any one of claims 13 to 17, characterized in that the additive comprises a holocellulose CNF. 19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a CNF de holocelulose é adicionada em uma quantidade de 0,1 a 10% em peso, ou de 0,5 a 5% em peso, com base no peso seco da pasta.19. Process according to claim 18, characterized in that the holocellulose CNF is added in an amount of 0.1 to 10% by weight, or from 0.5 to 5% by weight, based on dry weight of the folder. 20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 19,Process according to any one of claims 13 to 19, caracterizado pelo fato de que o aditivo compreende um agente de resistência úmido, o qual é uma resina escolhida a partir de resinas de ureia a formaldeído, resinas de melamina a formaldeído, resinas de poliamida-amina-epicloro-hidrina e combinações das mesmas.characterized in that the additive comprises a wet strength agent, which is a resin chosen from urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, polyamide-amine-epichlorohydrin resins and combinations thereof. 21. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 20, caracterizado pelo fato de que o aditivo compreende um auxiliar de retenção escolhido a partir de poliacrilamida carregada ou não carregada (PAM), polietilenoimina (PEI), sílica coloidal (CS), bentonita e combinações das mesmas.21. Process according to any one of claims 13 to 20, characterized in that the additive comprises a retention aid chosen from loaded or unloaded polyacrylamide (PAM), polyethyleneimine (PEI), colloidal silica (CS), bentonite and combinations thereof. 22. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 21, caracterizado pelo fato de que o aditivo é poliacrilamida catiônica (CPAM).22. Process according to any one of claims 13 to 21, characterized in that the additive is cationic polyacrylamide (CPAM). 23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 22, caracterizado pelo fato de que as fibras celulósicas compreendem fibras de uma polpa kraft, polpa de soda, polpa sulfito, polpa mecânica, polpa termomecânica, polpa semiquímica ou quimo a termomecânica, polpa reciclada ou misturas das mesmas em uma quantidade de 0 a 99,5% em peso, com base no peso total das fibras celulósicas.23. Process according to any one of claims 8 to 22, characterized in that the cellulosic fibers comprise fibers from a kraft pulp, soda pulp, sulfite pulp, mechanical pulp, thermomechanical pulp, semi-chemical pulp or chymo to thermomechanical pulp, recycled or mixtures thereof in an amount from 0 to 99.5% by weight, based on the total weight of the cellulosic fibers. 24. Papel, caracterizado pelo fato de ser obtido pelo processo definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 23.24. Paper, characterized in that it is obtained by the process defined in any of claims 8 to 23. 25. Uso do papel definido na reivindicação 24, caracterizado pelo fato de ser como material de embalagem.25. Use of paper defined in claim 24, characterized in that it is used as packaging material. 26. Uso do papel definido na reivindicação 24, caracterizado pelo fato de ser como uma placa de fibras corrugada.26. Use of the paper defined in claim 24, characterized in that it is like a corrugated fiber board. 27. Uso de fibras de holocelulose à base de madeira, das fibras de holocelulose produzidas ao tratar uma matéria-prima à base de madeira com um peróxido orgânico, caracterizado pelo fato de ser em um processo que compreende uma deslignificação e uma etapa de lavagem, em um processo de fabricação de papel para aprimorar a resistência do papel.27. Use of wood-based holocellulose fibers, of holocellulose fibers produced by treating a wood-based raw material with an organic peroxide, characterized in that it is in a process that comprises a delignification and a washing step, in a papermaking process to improve paper strength.
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